农场上有一个新农场。
斯坦福大学和SLAC国家加速器实验室启动了一项新的量子基础、结构和机器(Q-FARM)计划，以利用和扩大该校在量子科学和工程方面的优势，并培养该领域的下一代科学家。
“我们的使命不仅是做研究,这也是教育学生,把社区一起,填补空缺,我们在这个空间和连接到外面的世界,工业和其他学术机构,”主管Q-FARM伊莲娜辩护方,电气工程教授。
Q-FARM来自斯坦福大学的长期规划过程，是一个专注于了解自然世界的团队的一部分。Q-FARM副主任、人文科学学院(School of Humanities and Sciences)物理学教授帕特里克·海登(Patrick Hayden)说，开设量子实验室的想法来自各个院系的教员，他们认识到，哈佛大学处于独特的地位，有望成为量子研究领域的领导者。
海登说:“我认为斯坦福大学很有可能把自己打造成量子科学和工程领域的领先中心。”“我们拥有其他学校没有的优势，包括距离科技公司和美国能源部著名实验室SLAC不远的顶尖科学和工程学院。”
第二波
量子力学在20世纪初首次提出，它以最小的尺度研究自然。该理论非常精确地描述了从基本粒子之间的相互作用到化学键的性质和材料的电学性质的一切。它甚至把星系的起源解释为时空中微小的量子涟漪，在宇宙的最初时刻，这些量子涟漪被拉伸到巨大的尺寸。量子力学也是我们一些最具变革性和无处不在的技术的基础，包括晶体管和激光。
帕特里克·海登(Patrick Hayden)和耶琳娜·乌科维奇(Jelena Vuckovic)将领导斯坦福大学新的Q-FARM项目，该项目围绕实验和理论量子科学与工程展开。(图片来源:洛杉矶·西塞罗)
尽管这一理论一直很有影响力，但它未来的影响力将会更大。从20世纪90年代开始，量子力学进入了由理论和技术进步推动的发现和创新的“第二波”。
在理论方面，量子力学与计算机科学、数学等物理学分支相融合，形成了量子信息科学(QIS)这一新领域。QIS的目标是利用量子力学更令人毛骨悚然的特性——叠加、波粒二象性、纠缠——来操纵信息。令人惊讶的是，事实证明，QIS的见解和技术不仅对量子计算机、算法和传感器的设计有用，而且为研究物理学中的老问题提供了强大的新工具。
斯坦福理论物理研究所(Stanford Institute for theoretical physics)的理论物理学家伦纳德·苏斯金德(Leonard Susskind)说:“这么多年过去了，我终于觉得自己正处在人生的一个阶段，在这个阶段，我错过的东西和我感兴趣的东西一样有趣，因为我进入物理学太迟了。”苏斯金德和海登正在利用量子信息来模拟黑洞内部，并探测时空的本质。
随着QIS的成熟，工程师制造量子机械系统的能力也随之成熟。海登说:“这是科学中应该发生的事情，理论和实验之间存在反馈回路，但并不总是正确的。”“这是一个正在发生变化的领域，非常令人兴奋。”
一个坚实的基础
Q-FARM将建立在斯坦福大学和SLAC在量子科学和工程方面的强大基础之上。机构包括该领域的专家,其中包括诺贝尔奖得主罗伯特·劳克林发挥了主导作用,广泛的量子研究,包括发现和鉴定新的量子材料,使用量子传感器寻找暗物质和探索气和基础物理之间的接口。
此外，SLAC作为能源部的一个多用途实验室，为QIS研究带来了独特的设施和专业知识，将在许多方面补充Q-FARM。
斯坦福大学和SLAC也位于硅谷的心脏地带，这里有很多像谷歌这样的老牌公司，以及一长串最近成立的从事量子技术研发的初创公司。海登说:“斯坦福大学与硅谷有着密切互动的历史。“所有大型科技公司都在投资量子计算。他们正在寻找计算能力或通信能力方面的下一个重大突破。量子力学似乎提供了这一点。”
优先级
由于斯坦福大学已经成立了许多世界领先的研究小组，Q-FARM的作用将是在它们之间架起桥梁，创建一个能够应对该领域重大新挑战的社区。Q-FARM的首要任务之一是设立博士后和研究生奖学金，并组织研究研讨会，让教职员工、学生和访问学者能够展示他们的研究成果。
Q-FARM还将专注于为本科生和研究生开发一个教育项目，以支持当前的课程设置。“我们已经有了一个优秀的班级集合，但我们想要协调物理和工程之间的项目，以便更好地教育我们的学生，”武科维奇说。
在研究方面展示统一战线，也将有助于在竞争日益激烈的领域招募教职员工和学生，并吸引一些将用于量子研究的重要政府资金。
2018年，美国参议院一致通过了《国家量子计划》(National Quantum Initiative)。该计划授权未来5年投入12.75亿美元，用于资助美国量子信息科学研究，并建立多个致力于量子研究和教育的中心。
“将其中一个中心搬到斯坦福大学和斯坦福大学商学院，将有助于我们保持现有的优势，并在这个领域更广泛地建立自己的地位，”武科维奇说。
她补充说:“如果我们能保持这样的速度，斯坦福大学将成为该领域工作人员的理想之地。”“我们拥有领先的物理学和工程学。我们在硅谷。这使我们成为推动这一进程的合适场所。”
Vuckovic还是应用物理学教授，也是Ginzton实验室、PULSE、SIMES、SPRC、SystemX和Stanford Bio-X的成员。
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