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導語
2025年12月集智學園聯合上海大學理學院教授(博導)、知乎“物理學”話題優秀答主李永樂推出「統計物理基礎」系列課程,從統計物理出發,討論了一個復雜科學中的經典問題:大量微觀粒子的隨機運動,如何涌現出穩定的宏觀定律。
今年,我們希望把這條問題鏈再往前推進一步。如果說統計物理更多關心的是“現實世界如何描述”,那么「量子物理導論」課程關心“原子尺度下的世界究竟遵循怎樣的底層規則”。為初學者補充經典物理必備知識,建立量子態、密度算符的基本概念,介紹量子力學中的典型模型與近似方法,建立基于量子力學思考問題的思路,并以量子計算為典型應用案例,以一位用戶的角度提供一條簡明的學習路徑:掌握量子語言的起源,提供一個把握當代量子科技的接口。
現在量子科學與技術進入全球與中國科技布局的核心視野:2025 年被聯合國確立為“國際量子科學與技術年”,而 2026 年政府工作報告和“十五五”規劃綱要都把量子科技列入未來產業重點方向。對一個關注復雜科學、人工智能與交叉研究的學習者來說,掌握量子物理,既是在補一門重要的基礎語言,也是在回應正在展開的科技前沿。
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引入
如何理解量子世界
從1900年量子概念的誕生,到1925年量子力學建立,所有人都知道必須做點什么,來理解微觀世界的紛繁復雜的新奇現象。經典物理中,可以基于坐標和動量完全確定被研究系統的運動狀態,而到了微觀的原子層面,一切都發生了改變,科學家踏入了一個嶄新而陌生的世界。1905年愛因斯坦提出“光子”概念,1913年尼耳斯·玻爾提出量子論,只是在經典物理中引入一個“量子概念”,思考問題的方式仍然是經典的。這些基于經典物理的“補丁”在處理當時已知的量子現象取得了極大成功,解釋了光電效應、氫原子結構與光譜。但在后續深入研究時,遭遇種種瓶頸,如多電子原子的光譜、反常賽曼效應等。到了1924年德布羅意又大膽提出“物質具有波動性”的新思路,種種跡象都呼喚一套新的思路、新的語言,去理解量子世界。
海森堡在多個黑暗的夜里,漫步于路燈下長時間思考,突然想到不應該假設物體的軌跡,而是應該首先做好對系統“可以看到”的部分,也就是實驗可以確定的部分的描述。通過引入不可交換順序的乘法,海森堡與波恩、約當一道建立起“矩陣力學”。而根據“描述波要有一個波動方程”的基本思想,薛定諤在瑞士滑雪期間給德布羅意的天才思想配上了一個方程,讓粒子的波函數可以計算。又證明出這套“波的語言”和海森堡的“矩陣語言”完全等價。1927年狄拉克又提出一套漂亮的描述方案,形成了目前廣泛使用的“量子語言”。
量子力學的后續發展是爆發性的,從原子光譜,到亞原子、基本粒子,從固體中的導電、熱容,到宇宙中的白矮星、中子星,無處不在應用量子力學。
量子科技的語言
狄拉克晚年曾經回顧:什么是量子力學特有的內容?離散的物理量實際上大量存在于經典物理之中,弦上駐波和諧振腔中的電磁波就是典型案例。干涉疊加更是在聲波光波中廣泛存在。但微觀粒子的運動的復概率幅,經典物理中沒有,僅存在于量子力學之中。如何理解這個復概率幅,是愛因斯坦晚年的一個心病。有人總結愛因斯坦的一生,稱“愛因斯坦如果在1935年之后以釣魚度過余生,不會對物理學的發展造成任何影響。”這個特殊的年份恰好是量子力學建立十周年。這一年愛因斯坦把他對量子力學的思考總結為EPR(Einstein- Podolski- Rosen)佯謬。雖然最后被實驗證明,愛因斯坦對量子力學的擔心不成立,但他對量子力學的“拷問”一直延續到今天。正如在統計物理中,學習者見到的那樣:理論的應用在不斷拓展的同時,理論的基礎也在不斷深化,量子力學至今并未達到發展的終點。
量子效應不只住在實驗室里
2007年,弗萊明團隊在研究光合作用蛋白時,發現了一件令人困惑的事:能量在葉綠素分子網絡中傳輸的效率,遠超任何經典隨機行走模型(這又是愛因斯坦開創的一個研究領域)的預測。更奇怪的是,信號中出現了量子相干的振蕩特征,這意味著激發態并非定域在單個分子上,而是以疊加態分布在整個光合作用中心,像波一樣在多條路徑上同時傳播,通過干涉形成最終路徑。
這個發現打開了一扇門:生物體系中的量子相干,這個人們以為只能在微觀真空條件下存在的現象,似乎在常溫、嘈雜的生物環境中,找到了某種方式維持自身。后續在生命系統中發現了更多的量子效應,如鴿子利用地磁場導航的作用機制、嗅覺與視覺的起源。
上述現象與生命系統中的化學反應、氫鍵等現象不同,后者的量子性質已經被宏觀環境的噪聲“抹平”,展現的是沒有那么純粹的經典統計平均效果,可以采用某些基于經典物理的模型描述。
量子效應在生命現象中出現,是因為量子力學本來就是所有物質遵循的規則,在適當的場合必然表現出來。近年來又有科學家用大分子甚至病毒和納米團簇,成功實現了量子干涉,拓展了量子效應的出現范圍。近年來,隨著量子計算的蓬勃發展,超導、超流的宏觀量子現象也成為熱門話題。2025年諾貝爾物理學獎頒發給實現了宏觀量子隧穿的成果,也反映了這一趨勢。
上述較為純粹的量子效應,只能以量子語言準確描述,量子語言也因此成為橫跨物理、化學、生物和信息科學的共同必備語言。
這門課從哪里開始,走向哪里
理解量子力學,需要兩樣東西同時到位:正確的數學語言,以及與之匹配的物理圖像。缺少前者,量子力學就會變成一堆神秘主義的比喻;缺少后者,它就只是一套能解題卻不知道自己在做什么的形式機器。
《量子物理導論》這門課從經典力學的哈密頓框架出發,因為哈密頓-雅可比方程與薛定諤方程之間存在深刻的結構類比,光學與力學的波動圖像被量子力學拿來拓展描述粒子的“物質波”。本課程逐步建立量子態、算符、測量、密度矩陣的完整語言,基于勢箱、諧振子、散射、隧穿等典型模型,給出現實問題的應用案例,訓練物理直覺;以變分、微擾、WKB等近似方法處理更為復雜的系統,最終以量子計算與量子信息作為落點,在這里量子力學的所有奇異性質變成了可以工程化的資源。
課程中將配合數值計算:用Numerov法求解定態問題,用量子蒙特卡洛處理多體基態,用量子計算模擬軟件實現量子門。計算是建立直覺最直接的方式。
這是集智學園和上海大學李永樂教授的第二次合作。上一次,我們共同完成了基礎系列課程。李教授是上海大學理學院物理系副主任,長期從事量子動力學與原子分子物理研究,也是知乎物理領域最具影響力的創作者之一,累計獲得41萬+贊同。本系列課程我們致力于把量子力學從一門“只有物理系學生才需要學”的理論性較強的專業課,變成跨領域研究者真正能使用的框架語言。
量子力學在被發現將近一百年后,仍然沒有一個所有人都接受的詮釋。物理學家對“測量意味著什么”“波函數是否描述現實”爭論至今。但有一件事沒有爭議:它是人類歷史上經過最精確驗證的物理理論,它的預言精度超過任何其他已知理論,而它所揭示的自然圖景,疊加、糾纏、退相干、信息與現實的關系,正在重塑我們對計算、生命和物質本身的理解。
如果你對量子力學感興趣,歡迎加入我們的系列課程。
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課程主題:量子物理導論
背景與簡介
量子科學與技術正在進入更廣闊的科學研究與技術創新視野。2025 年被聯合國確立為“國際量子科學與技術年”,中國也已將量子科技納入未來產業重點方向。據國際知名分析機構MarketsandMarkets分析,到2030年,全球量子科技相關產業的產值將達到數百億美元。今后圍繞量子計算、量子通信、量子精密測量,以及相關材料、器件與算法的研究,量子力學已經走出基礎科研的殿堂,拓展到廣泛的理工科應用領域,成為未來工程相關領域的又一新基石。
但對于很多交叉學科研究者來說,量子依然帶著明顯門檻。一方面,它常常被理解為一套抽象而艱深的理論,且實用范圍都在原子以及亞原子級別;另一方面,量子相關技術又在不斷進入現實問題,從原子鐘、核磁共振,到分子模擬、量子信息、量子計算及基于量子計算的的量子優化、量子化學與藥物設計,量子力學早已不是一門只局限于大學及科研機構之內的知識。它正在成為未來前沿技術的基礎語言之一。
真正困難的地方,往往不在于是否聽說過量子,而在于如何學習。很多學習者從各種科普、新聞中得知量子計算、量子糾纏、量子隧穿這些名詞,卻缺少一條清楚的學習路徑:量子理論如何從我們中學開始就熟知的經典物理中生長出來,它的基本語言是什么,又該如何理解各種通用教材中的若干基礎模型。
李永樂老師的《量子物理導論》課程希望提供的,正是這樣一個起點。課程從經典物理出發,補充分析力學及波動的基礎知識,進入量子力學的實驗基礎與基本假設,逐步展開希爾伯特空間、密度算符、勢箱、諧振子、散射、近似方法,以及量子計算與量子信息的初步內容。它的重點,不只是讓學習者知道若干結論,更是幫助學習者建立一套可持續生長的結構:如何從經典物理中生長出量子物理,如何從紛繁復雜的物理現象中抽象出最基本的簡化兩字模型,如何使自己的思維與當代量子科技適配。
這門課程尤其適合已經具備一定理工基礎、希望系統進入量子世界的學習者。無論后續興趣指向量子信息、量子計算、量子化學、量子生物學、藥物與材料的模擬計算,還是希望在自己的研究中更扎實地理解微觀體系,這門課都可以作為一個穩健的起點。
八講課程大綱
從經典到量子:哈密頓力學、相空間與波動基礎
量子理論如何成立:實驗線索、基本假設與基本理論體系
當量子系統遇到環境:密度矩陣、糾纏與退相干
量子束縛態的起點:勢箱、能級離散與不確定性
最重要的定態模型:諧振子、相干態與代數方法
量子世界的神奇現象:散射、勢壘與量子隧穿
處理真實問題:變分、微擾、WKB與近似計算
新興的量子科技:量子信息與量子計算初步
課程講師
李永樂,現任上海大學理學院物理系副主任、教授、博士生導師,上海市“青年東方學者”,主要從事計算原子分子物理研究,涵蓋量子動力學、化學物理、分子鐵電及人工智能量子蒙特卡洛等領域。2002-2006年就讀于天津大學應用化學專業,期間在山東大學化學院交流,2006-2011年獲南京大學理論化學博士學位,2012-2015年先后于新墨西哥大學、紐約大學從事博士后研究。2019-2021年訪問加州理工學院13個月。開設“玩轉量子世界”在線科普課程。長期講授大學物理、統計物理、計算物理等課程。在集智學園講授《統計物理基礎》系列課程。
個人官方主頁:https://physics.shu.edu.cn/info/1082/1166.htm 知乎主頁:https://www.zhihu.com/people/yongle-li-86
課程目標
建立系統的量子物理基礎認知
掌握典型模型與核心求解方法
搭建通向現代量子科技與交叉研究的入口
課程特色
從經典走向量子,結構清楚
基礎內容與現代量子視角相結合
結合真實案例,增強問題意識
配套代碼實踐,推動從理解到計算
課程詳情
1、從經典到量子:哈密頓力學、相空間與波動基礎
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圖片來源:https://syskool.com/phase-space-and-symplectic-geometry-the-geometric-language-of-classical-mechanics/
課程簡介:
量子力學的誕生并非憑空而來,它深深植根于經典物理的土壤之中。早在量子理論出現之前,物理學家們便已發現一個令人著迷的事實:描述光線傳播的費馬最短光程原理,與描述粒子運動的最小作用量原理,在數學結構上竟驚人地相似。哈密頓將這一類比推向極致,建立起以他名字命名的力學體系,而哈密頓–雅可比方程與光的波動方程之間的深層對應,最終成為薛定諤建立量子力學的重要線索。
德布羅意天才的思想:粒子具有波動性,啟發了科學家把研究機械振動、機械波與光波的理論應用于量子力學。這才有了量子疊加與量子干涉的概念。基于電磁波的場的概念也融入量子力學。這些內容在非物理專業的“大學物理”中介紹較為孤立與不足,向初學者介紹量子物理,最好補充相關的概念。
本節課將系統梳理拉格朗日力學與哈密頓力學的核心框架,包括最小作用量原理、勒讓德變換、哈密頓正則方程與相空間圖景。課程還將介紹正則變換與哈密頓–雅可比方程,并著重呈現光學、經典力學與量子力學三者之間深刻的數學類比。最后,我們將回顧波的疊加、干涉與衍射現象,為理解量子世界積累必要的物理圖像。
課程大綱:
復習經典力學中的拉格朗日力學、哈密頓力學,以及相關的振動與波的知識。
最小作用量原理;拉格朗日方程;勒讓德變換;哈密頓方程;作用量-角變量;相空間;劉維爾定理;正則變換;生成函數與哈密頓-雅可比方程;光學、力學與量子力學類比。
波的疊加、波的干涉、衍射。駐波。
課程重點:
哈密頓方程與哈密頓-雅可比方程。光學、力學與量子力學之間的類比。波的干涉、衍射與相關的能量。
課程難點:
相空間中的坐標變換:切觸變換。
2、量子理論如何成立:實驗線索、基本假設與態空間語言
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圖片來源:Hans J. Briegel , Thomas Müller, Projective Simulation in Action, Springer, 2025 (Open Access)
課程簡介:
二十世紀初,一系列精心設計的實驗接連向經典物理發出挑戰。黑體輻射展示出的紫外災難、光電效應和康普頓散射中光子與電子相互作用、氫原子光譜的譜線分布規律、Stern-Gerlach實驗揭示的自旋,每一個現象都在訴說同一件事:經典理論的框架已不足以描述微觀世界。
本節課將梳理這些奠基性實驗的物理內涵,理解它們如何共同指向量子理論的必要性。在此基礎上,我們將正式引入量子力學的基本假設體系:物理態用Hilbert空間中的態矢量描述,可觀測量對應Hermite算符,測量如何反映系統的狀態信息,以及系統如何隨時間演化。我們將以量子計算中的量子比特為具體例子,借助Dirac符號建立起量子力學的語言框架。這套語言簡潔而強大,是貫穿整個量子力學體系的核心工具。
課程大綱:
量子力學的實驗基礎概述:黑體輻射、光電效應、盧瑟福散射、氫原子光譜、康普頓散射、Stern-Gerlach實驗、布拉格散射、中子散射、Frank-Hertz實驗
量子力學的基本假設:1)態和可測量(observables); 2)測量;3)演化。以量子計算為例,介紹Hilbert空間。
課程重點:
粒子與波動性質的統一。
課程難點:
Dirac符號與Hilbert空間表述的量子力學。
3、當量子系統遇到環境:密度矩陣、糾纏與退相干
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圖片來源:https://www.youtube.com/watch?v=ma136N8d3Xc
課程簡介:
在傳統的量子力學教科書中,一般僅介紹孤立的單粒子系統。然而現實中的量子系統從不孤立——它由多個粒子組成,也與周圍的環境具有相互作用,這種相互作用需要我們進一步拓展對量子態的描述語言。
本節課將引入密度算符這一更為普遍的量子態語言。不同于純態的態矢量描述,密度矩陣能夠統一處理純態與混合態,包含了實驗中必不可少的統計信息。當一個量子系統與環境發生糾纏,對環境自由度求偏跡之后,系統的密度矩陣將失去相干性,經典概率的圖像由此浮現——這便是退相干。我們將從密度矩陣的動力學方程出發,理解這一過程的數學結構,并借此重新審視量子測量的本質:測量究竟是一個怎樣的物理過程,它與系統–環境相互作用之間又有著怎樣的深層聯系。
課程大綱:
密度算符的概念與多體問題;純態與混合態;量子糾纏。
系統與環境;退相干的概念。
測量的討論。
課程重點:
密度矩陣及其動力學方程
課程難點:
如何思考具有環境的量子態演化
4、量子束縛態的起點:勢箱、能級離散與不確定性
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圖片來源:https://physicsopenlab.org/2015/11/20/quantum-dots-a-true-particle-in-a-box-system/
課程簡介:
當一個粒子被限制在有限的空間范圍內,經典力學允許它擁有任意的能量,空間中出現的概率也處處相等。而量子力學給出了截然不同的答案:能量只能取一組離散的值,粒子的空間分布也隨之呈現出非均勻的結構。無限深勢箱是量子束縛態最簡單的模型,卻已經蘊含了量子化的核心機制。
本節課將從勢箱出發,求解其本征值與本征波函數,討論簡并現象的來源與物理含義,并將這一簡單模型應用于真實體系——共軛分子中的π電子、量子點的光學性質、葉綠素中心的能級結構——展示量子束縛態模型在化學與材料物理中的實際解釋力。此外,我們將引入海森堡不確定關系,從波函數的空間展寬與動量展寬的內在聯系出發,理解不確定性的量子力學根源。課程最后將討論自由粒子與波包,關注如何構造出局域化的、且能夠隨時間演化的量子態,以及波包隨時間的彌散行為。
課程大綱:
勢箱中的粒子;簡并。應用案例:共軛分子、量子點、花青染料分子、葉綠素中心電子、堿基對中的π電子。
不確定關系。
自由粒子;波包。
課程重點:
勢箱中粒子的本征值與波函數
課程難點:
簡并;波包
5、最重要的定態模型:諧振子、相干態與算符方法
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圖片來源:網絡
課程簡介:
諧振子是量子力學中最重要的定態模型,沒有之一。從固體中的晶格振動到電磁場的量子化,從化學鍵的振動模式到光合作用中的激子耦合,再到光與物質相互作用,諧振子的數學結構無處不在。正因如此,徹底掌握諧振子不僅是理解這些物理體系的前提,更是進入量子場論等更高層次理論的必要準備。
本節課將用兩種互補的方法求解諧振子問題。解析法通過直接求解薛定諤方程,得到以厄米多項式表達的波函數;代數法則引入產生算符與消滅算符,將能級的求解轉化為純粹的算符代數——無需求解微分方程,僅憑對易關系便可導出全部本征值。這一方法的簡潔性揭示了量子諧振子背后更深的代數結構。在此基礎上,我們將引入相干態,它是諧振子本征態的特殊疊加,在量子態中最接近經典簡諧運動的行為。課程還將結合Numerov數值方法,展示如何用計算手段求解一維定態問題。
課程大綱:
諧振子問題:解析法與代數法。例子:光合作用中的激子。
相干態。
課程重點:
一維諧振子的本征值與波函數
課程難點:
產生與消滅算符
代碼:一維諧振子勢的Numerov法數值計算。
6、量子世界的神奇現象:散射、勢壘與量子隧穿
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圖片來源:網絡
課程簡介:
經典粒子遭遇能量高于自身的勢壘時,結果只有反射一種情況。量子力學卻給出了根本不同的答案,粒子有一定概率穿越這道經典意義上不可逾越的障礙,這便是量子隧穿。隧穿并非一種特殊的例外,而是用波動來描述粒子的必然結果,是量子世界的基本特征之一。
本節課將從勢階問題出發,系統建立一維量子散射的分析框架,引入反射系數與透射系數,理解入射波、反射波與透射波之間的關系。在此基礎上,我們將轉向方形勢壘,定量分析隧穿概率對勢壘高度與寬度的依賴,并以蛋白質中的電子隧穿和聲子通過真空傳遞為例,展示這一純粹的量子效應在真實生物與材料體系中的重要作用。課程還將討論有限深勢阱的散射問題,完善定態散射的整體圖景。全程結合一維量子散射的數值模擬,直觀展示波函數在不同勢場結構下的行為。
課程大綱:
勢壘
方形勢壘。例子:蛋白質中的電子隧穿、聲子通過真空傳遞
有限深勢阱
課程重點:
散射截面
課程難點:
量子隧穿
代碼:一維量子散射計算模擬。
7、處理真實問題:變分、微擾、WKB與近似計算
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課程簡介:
量子力學中能夠精確求解的模型屈指可數——勢箱、諧振子、氫原子、自由落體等少數幾種。真實的物理與化學體系,從氦原子到復雜分子,幾乎無一例外地需要借助近似手段才能得到可靠的結果。如何通過合理近似,對量子系統作出定量的預測,是量子力學走向實用的關鍵一步。
本節課將系統介紹三類核心近似方法。變分法以能量的下界原理為基礎,通過優化試探波函數的參數逼近基態能量;定態微擾論則在已知精確解的模型基礎上,將系統的額外相互作用視為加在理想系統的微擾,可以做級數展開,逐階修正本征值與本征態。WKB近似適用于勢函數緩變的情形,通過半經典的波函數擬設,在經典允許區與禁戒區分別建立近似解,并在轉折點附近銜接。課程結合氫原子與氦原子基態能量的計算,對比變分法、微擾法與量子蒙特卡洛三種數值方案的思路與精度,展示近似方法從解析到數值的完整圖景。
課程大綱:
變分法
微擾法
WKB近似
課程重點:
量子蒙特卡洛、定態微擾論
課程難點:
WKB波函數擬設、WKB計算框架
代碼:量子蒙特卡洛法、變分法、微擾法求解氫原子與氦原子基態能量。
8、新興的量子科技:量子信息與量子計算初步
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圖片來源:Peter Greenwood for Quanta Magazine
課程簡介:
量子計算是量子力學的一個完美應用。經典計算機的基本單元是比特,只能取0或1;量子計算機的基本單元是量子比特,它是一對量子基矢|0>與|1>的任意疊加態,并可以用Bloch球上的一個方向向量直觀表示。這一簡單的推廣,帶來了信息處理能力的根本性變化。
本節課將從量子比特的幾何描述出發,建立量子計算的基本語言框架。我們將介紹量子門的概念——作用在量子比特上的幺正變換——以及如何用量子門的組合構造量子線路。在此基礎上,我們將深入討論量子糾纏:多比特系統的量子態并不總能分解為各比特態的張量積,糾纏態攜帶的關聯超越了任何經典系統所能實現的范圍,這正是量子計算相較于經典計算擁有潛在優勢的根本來源。課程結合量子加法門的模擬實現,展示量子線路如何在具體計算任務中運作。
課程大綱:
量子態的描述:量子比特與Bloch球
量子糾纏
量子門
課程重點:
量子計算中的量子態描述
課程難點:
量子糾纏
代碼:用Python中的Cirq等量子計算模擬模塊,實現量子加法門。
推薦參考教材
Richard Liboff, Introductory Quantum Mechanics, 2003, Addison Wesley, ISBN 0-8053-8714-5
Claude Cohen-Tannoudji, Bernard Diu, Franck Lalo?, Quantum Mechanics, Vol. 1-3, Wiley-ACH
盧文發,《量子力學與統計力學》,上海交通大學出版社,2013,ISBN 978-7-313-09729-3
Nielson & Chuang, Quantum Computation and Quantum Information, 2010, ISBN 978-1-107-00217-3
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課程適用對象
物理、化學、材料、計算科學等專業的本科高年級生與研究生
有高等數學、線性代數、常微分方程基礎的理工科研究者
對復雜系統、AI for Science、量子信息、量子化學有興趣的跨學科學習者
希望補上量子基礎、建立現代量子語言的人
報名須知
課程形式:騰訊會議直播,集智學園網站錄播。本系列課程不安排免費直播。
課程周期:2026年4月27日-2026年6月22日,每周一晚18點-20點進行。
課程定價:原價799,早鳥價499,早鳥優惠截止到2026年4月28日中午12點。
掃碼付費報名課程課程鏈接:https://campus.swarma.org/v3/course/5724?from=wechat
付費流程:
課程頁面添加學員登記表,添加課程負責人微信入群;
課程可開發票。
課程獎學金機制
途徑一:課程共創任務:課程字幕
為鼓勵學員深度參與、積極探索,我們致力于形成系列化知識傳播成果,并構建課程知識共建社群。為此,我們特別設立激勵機制,讓您的學習之旅滿載收獲與成就感。
課程以老師講授為主,每期結束后,助教會于課程群內發布字幕共創任務。學員通過參與這些任務,不僅能加深對內容的理解,還可獲得積分獎勵。積分可兌換其他讀書會課程或實物獎品,助力您的持續成長。
途徑二:招募課程助理1名
付費報名課程后,聯系助教微信申請課程助理。經溝通,成為正式課程助理,完成課程助理任務,在課程結束后退全額學費。
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李永樂:統計物理基礎
本系列課程以熱力學和經典力學為起點,依次展開 Boltzmann 統計、系綜理論、量子統計、相變與非平衡統計等核心內容,圍繞一個核心問題展開:大量微觀粒子的隨機運動如何涌現出穩定的宏觀定律?課程強調物理圖像與方法論,幫助你建立清晰的微觀—宏觀統計思維,掌握處理多粒子系統和復雜隨機過程的一套通用工具。
課程鏈接:https://campus.swarma.org/v3/course/5648
尤亦莊:量子力學
本系列課程引自集智科學家尤亦莊在 UCSD 開設的課堂,課程從量子比特開始談起,逐一介紹了量子力學的五大公理(量子態,觀測量,量子測量,時間演化,多體系統),循序漸進地建立量子力學的基本概念和體系。在此基礎上,課程著重探討了量子糾纏,量子測量和量子糾錯等量子信息學的入門知識。
課程鏈接:https://campus.swarma.org/v3/course/3686
吳金閃:系統科學導引(四)量子力學
本系列課程是 《系統科學概論》 課程的后續課程。《概論》是系統科學研究的入門課程。學生需要通過《概論》課程來了解什么是系統科學(系統科學的思想),以及了解一些具體的系統科學的研究方法。系統科學后續課程的目標是在此基礎上,學會一些研究方法,體會一些系統科學的研究工作的實例。課程主要包含兩個模塊:數學基礎、物理學基礎。其中,數學模塊主要是集合與映射、矢量空間和概率論。物理模塊主要是經典力學、統計力學、計算物理學初步和量子力學。量子力學作為一個前沿科學,系統科學的研究者自然也要學習。本課程將以多個有趣的實驗為引導,來介紹量子力學神奇的現象與原理。
課程鏈接:https://campus.swarma.org/v3/course/563
量子信息與量子計算預讀班
本次預讀班受集智-凱風研讀營項目的支持,將主要聚焦在量子計算領域,對量子線路的經典模擬、量子計算與人工智能的交叉、量子模擬、量子噪聲理論與糾錯碼等方面的論文進行研讀與討論。希望能通過預讀班的形式,能夠吸引具有基本物理基礎且對量子計算感興趣的人(例如本科生)和量子計算的年輕研究員,研讀硬核論文,激發科研靈感。
預讀班鏈接:https://campus.swarma.org/v3/course/4082
《玩轉量子世界講座》:https://www.koushare.com/live/details/8639
“玩轉量子世界”科普課(共6節):https://www.koushare.com/video/details/24092?series_id=477
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