清华大学开设了量子信息班。这门课主要学什么？

几百年来，我们对物质和能量本质的认识，都是建立在牛顿、高斯、麦克斯韦等人通过观察自然而提出的数学方程之上的。这些定律提供了运动、力、热、电和磁的有用模型，使我们能够制造发动机、发电机、计算机和通讯设备。

在20世纪，当我们开始在原子和亚原子尺度上观察自然时，很明显，经典模型不足以预测小距离的性质。相反，需要一个量子模型，引入最终在自然界得到验证的不可思议的特性:

经典模型可以描述粒子或波的系统，但这些是完全不同的现象。在量子模型中，物质表现出波和粒子的属性。这种行为允许有两个经典的偏振方向(例如？去吗？还是？下一个？)磁铁等系统处于量子叠加状态，同时？去吗？然后呢。下一个？两极分化。多部制国家可以吗？纠结？，显示出比经典理论允许的更强的相关性。

在20世纪，我们利用量子模型设计了晶体管和激光等新技术，从根本上改变了我们的生活。现在，在21世纪，我们开始利用量子特性来建造新的计算机和新的通信设备。这就需要完全不同的思维方式去思考如何解决计算机问题，尤其是解决某些问题有多难。

这些都是具有现实意义的深刻问题。密码术允许我们保留包含诸如财务或健康数据等敏感信息的机密信息，其基础是要求除授权人员之外的任何人执行非常困难的计算来窃取信息。我们目前对困难的概念是基于经典模型的。在量子世界里，很多经典的计算其实非常容易。

量子器件的直接应用之一是通过在量子水平上计算化学系统和物理器件的性质和行为来模拟自然。这些是目前经典计算机上最难的模拟之一。量子计算机可以成为游戏改变者，它可以在实际的时间尺度上进行更真实的建模。例如，这种模拟可以对药物设计、可持续发电和新材料的开发产生广泛的影响。