物理学前沿讲座：量子保密通信与量子算法
文／宋秋成图／陈志歆
受中国科学院大学乔从丰教授邀请，清华大学龙桂鲁教授于2018年3月29日在国科大雁栖湖校区为同学们做了一场精彩的物理学前沿讲座，报告的主题是量子保密通信与量子算法。
报告从量子力学的建立讲起，简单介绍了量子体系的状态描写，即由波函数描写，介绍了量子力学的力学量、测量值、测量结果、量子力学态的演化和量子纠缠等等，并用简单易懂的例子说明了量子力学区别于经典力学的特性。量子力学波函数的诠释在量子力学中占有重要位置，在学术界存在多种对波函数本质的诠释，龙桂鲁教授介绍了已有的几种解释：哥本哈根解释、德布罗意先导波解释、多世界解释、自洽轨道解释。并提出了自己对波函数的解释，龙桂鲁教授认为描述微观物体的波函数就是微观物体的真实存在,而不再仅仅是哥本哈根学派认为的一种简单的数学描述手段,也就是说,微观物体是以波函数的形式存在的。
随后，龙桂鲁教授介绍量子计算的原理，对其中的Shor算法和Grover算法进行了重点讲解,Shor算法是针对整数分解问题的量子算法，它可以用来破解已被广泛使用的公开密钥加密方法，也就是RSA加密算法。Grover算法是一种量子搜索算法，通过并行计算能在无序的数据中快速搜索一个特定的数据。龙桂鲁教授指出，这两种算法能大大加快计算速度，显示了量子计算的强大功能。这两种算法的出现大大推动了量子计算的研究，使得量子计算成为国际上持续研究的热点。
接着，龙桂鲁教授介绍了量子通信的原理，分析了量子保密通信与经典保密通信的异同，并介绍几种常见的量子保密通信协议。然后，龙桂鲁教授介绍了自己在量子直接通信方面的研究，龙桂鲁教授发明的量子块传输技术能够解决影响直接通信的数据泄漏的问题。最后，龙桂鲁教授介绍了由他提出的对偶量子计算，指出对偶量子计算实现了酉算子的加减乘除四则运算，可以连接经典算法和量子算法。
在讲座最后的提问环节中，同学们向龙桂鲁教授提出各种问题，如量子通信的安全性问题，量子态的解释等等，龙桂鲁教授耐心地一一做了回答。通过这次讲座，同学们加深了对量子通信与量子计算的认识。本次讲座在同学们的热烈掌声中结束。
报告人简介：
龙桂鲁教授，英国和美国物理学会会士，国家杰出青年基金获得者。1982年获得山东大学理学学士，1985和1987年分别获得清华大学理学硕士学位和博士学位，1987年起在清华大学任教至今。1989-1993年在英国萨塞克斯大学从事博士后研究。担任IUPAP的C13委员会副主席（2015-2017），现担任亚太物理学会联合会理事长（2017-2019）。主要学术贡献：（1）建立和发展量子直接通信，使之成为量子通信的重要方向；（2）提出相位匹配理论，构造优化量子精确搜索算法：（3）提出对偶量子计算理论，使用酉算子的线形组合进行量子计算；（4）提出量子力学波函数的实在解释。已发表论文近300余篇，谷歌学术引用超过14100多次，获国家自然科学二等奖、三等奖，教育部自然科学一等奖、二等奖等。
