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量子信息科学（QIS）
概述 QIS 研究将推动对独特量子现象的根本理解，这些量子现象可用于促进信息处理、传输和测量，而传统方法的效率较低，甚至根本无法实现。当前和未来的 QIS 应用不同于以前的量子力学应用，例如激光、晶体管和磁共振成像，它们使用没有经典对应物的独特量子现象——叠加和纠缠。这些新应用的开发将成为 21 世纪重大技术革命之一的基础。在三十多年的探索性发现的基础上，NSF 对 QIS 的投资将有助于推动国家成为量子技术的领先开发商。这些投资是国家量子计划 (NQI) 的关键组成部分，并解决了政府对帮助建立新兴产业的关注。NSF 的 QIS 投资建立在该机构对 QIS 的长期和持续的基础投资以及最近对中心和小团队以及有针对性的劳动力发展工作的跨学科投资的基础上。 NSF 的 QIS 投资受到一系列 NSTC 报告中的分析和建议的影响。其中包括：《量子前沿报告》1、《量子网络研究的协调方法》2、《国际人才在量子信息科学中的作用》3、《QIST 劳动力发展国家战略计划》4，以及《带来
量子信息安全（QiS）
◦1024 字节安全 按位 ◦本机加密 ◦3 因素身份验证 ◦消除第三方暴露 ◦超级 CPU 压缩 ◦彩虹表坚不可摧 ◦消除内部威胁 ◦消除密钥生成器和 Warez 攻击 ◦Linthridick™ ◦Lintricacy™ ◦100% 免受人工智能攻击 ◦100% 免受 CPU Farm 或量子暴力攻击 ◦消除零排列攻击 ◦零数据库被黑客入侵 ◦不会泄露、丢失或被盗 ◦单向熵确定性。 ◦免受计算机病毒和恶意软件的侵害， ◦免受黑客、制造商、操作员和系统管理员的侵害 ◦无需证书颁发机构，消除 PKI 孤岛 ◦离网或联网功能
在高可靠性应用中使用COTS电子组件 - 经验教训QIS
量子存储，传输和处理是信息技术的未来。量子硬件的承诺源于纠缠量子系统的固有复杂性 - 波功能尺度的大小与粒子数，无论是在真实空间还是在参数空间中表示。相比之下，经典的n个体系统只能由6个N变量（所有粒子的位置和动量）完全表示。量子系统的这种复杂性通过经典计算（维度的诅咒）创建量量子系统的尚未解决的挑战。的确，尽管我们可以轻松地为任何相互作用的核和电子系统编写schrödinger方程，但我们只能在非常小的系统上精确地在古典计算机上求解它。量子技术渴望将这种诅咒变成一种祝福。波功能的指数复杂性表明，它原则上可能代表了指数的严重问题。因此，可以使用量子硬件存储和操纵信息来解决在经典计算机上无法解决的问题。
未来 QIS 学习者的关键概念 5-20
研讨会参与者专注于确定一些概念，这些概念可以通过额外的支持资源帮助中学生做好参与 QIS 的准备，并为更广泛的公众参与提供可能的途径。本研讨会报告确定了一组九个关键概念。每个概念都以简明的总体陈述开始，然后是一些重要的基础知识。其中包括与当前和未来技术的联系，提供相关性和背景。第一个关键概念定义了整个领域。概念 2-6 介绍了建立对量子信息科学及其应用的理解所必需的想法。概念 7-9 简要解释了 QIS 中的关键研究领域：量子计算、量子通信和量子传感。关键概念并非旨在成为量子信息科学的入门指南，而是为不同水平的计算机科学、数学、物理和化学课程的学生提供未来扩展和适应的框架。因此，预计教育工作者和其他社区利益相关者可能尚未掌握关键概念中涵盖的内容。
2025 计划年度 QIS 进度报告
2 支付模式类别在《替代支付模式框架和进度跟踪 (APM FPT) 工作组 - 替代支付模式 (APM) 框架最终白皮书》中定义，网址为：https://hcp-lan.org/workproducts/apm-whitepaper.pdf。有关每种类别中支付模式的示例，请参阅当前计划年度的 QIS 技术指导和用户指南（可在市场质量计划网站上获取）。 3 要计算与质量或价值相关的服务费支付的百分比，和/或与质量或价值相关的替代支付模式，发行人应使用《衡量进展：商业、医疗保险优势计划和州医疗补助计划中采用替代支付模式（APM 衡量工作）最终论文》中定义的计算方法，网址为：https://hcp-lan.org/groups/apm-fpt/apm-report/。有关计算这两种支付模式类别的支付百分比的说明，请参阅表 1（第 7-10 页）。
C2QA QIS 102-F：应用量子计算夏季...
欢迎教师及其相关的博士后或研究生参加这个激动人心的 2024 年夏季计划，该计划将提供框架，帮助学者将 3.0 学分的量子计算课程引入他们的大学！C 2 QA 致力于支持教师，指导他们在机构中设计和实施 QIS 课程所需的技能和知识。C 2 QA 讲师将提供资源，例如课程设计支持和可根据其大学规格定制的教学实验室。参加今年的计划还可能为教师提供机会领导 2025 年夏季 BNL 的 QIS 102：应用量子计算课程。这些要素将支持学习并为参与者提供工具、知识和支持，以支持其机构内的 QIS 程序开发。QIS 102 将由 David Biersach 博士领导。通过一系列演示和动手编程实验室，参与者将：
量子前沿关于社区投入的报告......
作为本报告的背景，美国国家科学技术委员会 QIS 小组委员会的联邦机构通过公众信息请求 (RFI) [1] 以及由 QIS 研发社区的专家和利益相关者领导的一系列 QIS 研讨会、圆桌会议和技术研究与 QIS 研究界进行了接触。NQCO 分析了 RFI 的回复和研讨会的读数，发现了几个反复出现的主题。本报告总结并组织了社区的意见，以便将国家 QIS 研究、学术、私营部门和联邦政府领导人的注意力集中在必须回答关键问题的前沿，以充分发挥 QIS 的潜力。特朗普政府仍然致力于维护和加强美国的 QIS 领导地位，并释放这一新兴领域的潜力，以改善美国人民的繁荣、安全和福祉。
![arXiv:2202.01849v1 [physics.ed-ph] 2022 年 2 月 3 日](/simg/g:\will\search\icon\source\c\cb02e0bd5b1e4f7e917efa776e5048f4b0c10683.webp)
arXiv:2202.01849v1 [physics.ed-ph] 2022 年 2 月 3 日
量子信息科学 (QIS) 是物理学、计算机科学、电子工程和数学交叉学科的一个新兴领域，它利用量子力学定律来规避信息处理的经典限制。随着 QIS 课程在美国各机构（包括本科生）的普及，我们认为从一开始就将道德和社会责任纳入 QIS 教育势在必行。我们讨论了与 QIS 教育特别相关的道德问题，教育工作者可能希望将这些问题纳入他们的课程。然后，我们报告了对六位教授过入门级 QIS 课程的教师进行重点访谈的结果，重点关注将道德和社会责任 (ESR) 纳入 QIS 课堂的障碍和机遇。在面试之前，很少有教师明确考虑过在课堂上讨论道德问题，但由于面试过程本身，教师的态度发生了显著变化，支持在课堂上纳入 ESR。考虑到教师们对课程中讨论 ESR 问题的障碍的看法，我们提出了下一步措施，以使 QIS 课堂中的 ESR 教育成为现实。
新兴产业 - 28 量子信息...
概述 QIS 研究将推动对独特量子现象的根本理解，这些量子现象可用于信息处理、传输和测量，而传统方法的效率较低，甚至根本无法实现。QIS 的当前和未来应用不同于量子力学的先前应用，例如激光、晶体管和磁共振成像，它们使用量子叠加和纠缠的独特属性，而这些属性在传统方法中是没有的。QIS 新应用的开发将为 21 世纪的重大技术革命之一奠定基础。基于三十多年的探索和发现导向研究，NSF 对 QIS 的投资将继续推动国家成为量子技术的领先开发者。NSF 投资是国家量子计划 (NQI) 的重要组成部分，与政府对关键和新兴行业的关注相一致。NSF 的 QIS 投资建立在该机构在 QIS 领域长期持续的基础和转化活动以及最近为跨学科团队、中心和有针对性的劳动力发展工作提供的机会之上。NSF 的 QIS 投资受到一系列 NSTC 报告中的分析和建议的影响。其中包括：QIS 的国家战略概述 1、量子前沿报告 2、量子网络研究的协调方法 3、国际人才在量子信息科学中的作用 4、QIST 劳动力发展国家战略计划 5 以及实现量子传感器。6 项 NSF 投资将
2020年国家Q-12教育开球活动的摘要
•增加获得高质量QIS教育材料的访问权限：关于QIS教育材料的对话，围绕增加可以独立使用或在非正式环境中探索的优质学习工具的访问权限。这包括开发课程和模块，将关键QIS概念注入教室。参与者在很大程度上同意需要协作支持创建新的学习工具和材料。•提高对QIS相关的职业道路的认识到前大学的学生：参与者讨论了如何激发下一代QIS劳动力，包括如何利用实习，指导和网络。在这里，参与者看到有必要确保可以提供有关QIS中许多不同职业的途径的信息，并为学生，学生导师，教育工作者和未来雇主之间的联系做出了努力。•使QIS概念更容易被广泛的，非科学的受众访问：QIS外展的对话以连接到感兴趣的社区（包括公众观众，决策者和学生群体）。总体而言，与会者认为公众参与活动应既要激发未来的QIS学习者，又提高非专家观众的意识，欣赏，直觉和扫盲。•与教师和教育者互动开发教育材料和课程：会议上的讨论还致力于教育，告知和支持教育者。参与者强调需要增加与教育者和专业社会的沟通，以确保计划与学习者和教室的需求保持一致。