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8月28日下午，“清华校友终身学习支持计划”学习日活动第27讲开讲。受疫情影响，本次学习日采用线上学习方式进行，校友们相聚在云端，共享学习盛宴。清华大学理学院院长、物理系主任王亚愚教授应邀为校友们带来“量子科学与技术”的主题报告。清华大学校友工作办公室副主任、清华校友总会副秘书长杨柳参加现场学习。

王亚愚作主题报告

王亚愚首先介绍了物理系的建系历史、发展历程、杰出系友、师资力量和科学研究等内容，让校友们对物理系有更深入的了解。

讲到本次授课主题，王亚愚介绍量子（quantum）一词来自拉丁语quantus，意为“有多少”，代表“相当数量的某物质”。在物理学中常用到量子的概念，指一个不可分割的基本个体。一个物理量（能量、动量、角动量、自旋、电荷）如果存在最小的不可分割的基本单位，则这个物理量是量子化的，并把最小单位称为量子。这同以牛顿力学为代表的经典物理有根本的区别。量子化现象主要表现在微观物理世界，描写微观物理世界的物理理论是量子力学。量子力学是上个世纪最伟大的科学发现之一，它改变了我们认识自然的基本观念，奠定了未来科学与技术发展的基础。

微观的量子世界具有非常神奇的物理现象，改变了人类对自然的认知。比如，波粒二象性：一切物质在微观世界都既是粒子，又是波。量子隧穿：微观粒子可以具有崂山道士般的“穿墙术”。量子态叠加：微观粒子可处于既“生”又“死”的叠加状态。测不准原理：不能同时测准微观粒子的位置和动量。量子纠缠：微观粒子具有“幽灵般”的长程相互作用。

量子效应在技术上有广泛的应用，正改变着人类的生活方式。量子物理在信息技术中已有广泛的应用。信息处理使用的晶体管就是在半导体中电子行为的量子理论基础上研发并得以广泛应用。基于电子自旋量子属性的巨磁阻效应使得磁存储的密度提高了4个数量级，从而让笔记本电脑和手机等在日常生活中得到普及。激光是典型的宏观量子效应，是信息传输的主要媒介，光纤是信息传输的绝佳载体，它们的使用实现了信息的高速传输。CCD相机是典型的量子光电器件，能将光线变为电荷并将电荷存储及转移，可以高速获得高质量图片，被广泛应用在安全防范系统和科研工作中。量子精密测量使得对时间的测量精度可达到10-18，原子钟在精确定位和导航系统中起到关键作用。展望未来，王亚愚指出，量子通信、量子计算、量子精密测量等将对信息安全、高性能计算、人工智能、超高速超低功耗集成电路、军事目标探测、材料模拟等方面产生重大影响，也许会引起颠覆性技术的革命。

线上课堂截图

王亚愚还详细介绍了清华大学物理系团队发现量子反常霍尔效应的研究历程。在薛其坤院士的带领下，物理系“量子科学与技术”实验室利用多种互补的实验手段，多个研究人员将各自的特长发挥到极致并紧密合作，经过四年的努力，在2013年最终找到了神奇的磁性拓扑绝缘体材料，并在接近绝对零度的极低温观测到量子反常霍尔效应。量子反常霍尔效应的实验发现荣获2018年国家自然科学一等奖。杨振宁先生评价：“这是第一次从中国实验室里发表的诺贝尔奖级的物理学论文”。

学习是一个循序渐进的过程，为了加深校友们对量子科学的认知，王亚愚在讲座最后推荐相关书籍，供大家学习参考。

书籍推荐

在互动环节，校友们就量子技术在军事、能源等领域的应用、量子技术商业化、量子计算的发展前景、量子纠缠现象等问题提问，王亚愚一一细致解答。

讲座结束时，杨柳向王亚愚赠予学习日活动纪念牌。

杨柳向主讲老师王亚愚赠予学习日活动纪念牌

王亚愚在课后接受采访时表示，非常高兴参与本次学习日活动。在这次讲课的过程中，他感受到了校友们对量子科学与技术的学习热情。他认为学习日活动非常有意义。他建议在满足疫情防控要求的前提下，可以继续开展线上和线下相融合的学习方式，他相信能带来更好的授课效果。他认为清华有非常多的老师和主题适合面向校友讲授，并推荐了在纳米材料、人工智能、脑科学、集成电路、人文素养、天文地学等方面的相关主题，为丰富学习日专题内容提供了很中肯的建议。

清华大学2010级社科学院硕士校友、继续教育学院合作办黄蕾主持本次活动；海内外300余名校友参与学习，学院在线办全程进行直播保障。

清华校友总会2017年推出“清华校友终身学习支持计划”，包括“清华校友学堂”“清华校友学习日”“清华校友学习班”等多个系列学习项目，用以满足校友的不同层次学习需求，旨在服务清华终身学习教育理念，为校友建立全周期多方位的终身学习服务体系。

“清华校友学习日”系列活动由清华校友总会、继续教育学院共同组织并协作实施，由清华终身学习和终身教育基金提供定向资金支持。2018年11月25日开启学习日活动首次讲座，此后每个月的最后一个周六，根据校友们的学习需求开展“专题讲座”。

2020年初，面对新冠疫情，学校积极应对，校友学习日快速开启线上学习模式；2021年，在复杂多变的疫情防控形势下，学习日采取线上学习与“线上+线下”灵活切换的方式继续开展。截至目前，学习日活动已举办35场，共有1.2万余人次校友重回清华课堂，校友总会和继续教育学院公众号新闻关注和阅读量累计17万人次。

供稿 | 合作发展办公室

撰稿 | 郭晓旭

图片 | 郭宏涛、郭晓旭