最后更新于2021年11月14日:

量子技术带来了被称为量子工程和量子计算的新方法。通过系统工程、电子电气工程、计算机科学和量子力学等方面的培训，学生需要具备基本的物理和工程技能，以应对实际的挑战。这些特点也使学生或培训生具备创业商业战略。

像微软、谷歌、IBM这样的大公司都对量子计算表现出了相当大的兴趣，这让它听起来像一个求职学生的热门话题

但真的是这样吗?要戳破泡沫，它不是。

该职业与各种专业人员(如工程师、开发人员和研究人员)有着相互关联的关系。这个新生的领域怀抱着许多希望。在这篇文章中，我们将看看量子计算和量子工程的职业。

量子计算与工程职业

Pavan Somwanshi合著

量子技术

量子技术领域的根源在于物理学、工程学和计算机科学。量子密码学，量子模拟，量子计量学，量子计算是量子技术的一些分支。

量子技术是物理学和工程学的一个新兴领域，它依赖于量子物理学的原理;特别是量子力学(亚原子物理学亚原子粒子的物理学)，包括量子纠缠和量子叠加。

量子计算，量子传感器，量子密码，量子模拟，量子计量学,量子成像都是量子技术的例子，其中量子力学的特性，特别是量子纠缠、量子叠加和量子隧穿，都很重要。

量子工程

领域的量子工程关注复杂量子系统的理解、控制和设计，用于新兴量子技术的应用，如极敏感的传感器、量子通信系统和量子计算机。

它包括基础物理学和广泛的工程技能集，以满足未来的实际挑战。

量子工程师将接受训练，使用量子力学、电气和电子工程、系统工程、计算机科学以及其他物理科学的工具和语言。

什么是量子计算?

量子计算是对由特殊量子态表示的信息的处理。通过利用“叠加”和“纠缠”等量子现象，这些机器处理信息的方式与智能手机、笔记本电脑等“经典”计算机，甚至是当今最强大的超级计算机完全不同。

量子计算利用量子力学的现象，在解决某些问题的计算上实现了巨大的飞跃。

对于密码学等任务，量子比特和叠加将允许量子计算机同时分析每一个潜在的解决方案，使这类系统比传统计算机快得多。

什么是量子比特?

今天的计算机使用比特——一串电脉冲或光脉冲表示1年代或0从你的推特和电子邮件到你的iTunes歌曲和YouTube视频，本质上都是由这些二进制数字组成的长串。

另一方面，量子计算机使用量子位，这是典型的亚原子粒子，如电子或光子。生成和管理量子比特是一项科学和工程挑战。一些公司，如IBM、谷歌和Rigetti Computing，使用的超导电路冷却到比深空温度更低的温度。

其他的，像IonQ，将单个原子困在超高真空室中硅芯片上的电磁场中。在这两种情况下，目标都是在可控的量子态中隔离量子比特。

量子位有一些奇怪的量子特性，这意味着一个连接的量子位组可以提供比相同数量的二进制位更多的处理能力。其中一种性质叫做叠加，另一种叫做纠缠。

叠加是什么?

量子位可以表示多种可能的组合1而且0同时。这种同时处于多种状态的能力被称为叠加。为了使量子位元处于叠加状态，研究人员使用精密激光器或微波光束对它们进行操作。

多亏了这种违反直觉的现象，一个有多个量子比特叠加的量子计算机可以同时处理大量的潜在结果。

计算的最终结果只有在量子位被测量后才会出现，这立即导致它们的量子态“坍缩”为其中之一1或0．

纠缠是什么?

研究人员可以产生“纠缠”的量子比特对，这意味着一对量子比特中的两个成员存在于单一的量子态中。改变一个量子位的状态会以一种可预测的方式立即改变另一个量子位的状态。即使它们相隔很长一段距离，这种情况也会发生。

没有人真正知道纠缠是如何或为什么起作用的。这甚至让爱因斯坦感到困惑，他将其描述为“幽灵般的超距作用”。但这是量子计算机力量的关键。

在传统计算机中，比特数翻倍，处理能力就翻倍。但由于量子纠缠，向量子机器中添加额外的量子比特会使其数字运算能力呈指数级增长。

量子计算机在一种量子雏菊链中利用纠缠的量子比特来发挥它们的魔力。这种机器能够使用特别设计的量子算法加速计算，这就是为什么人们对其潜力有如此多的议论。

研究人员早就预测，量子计算机可以解决某些类型的问题，特别是那些涉及大量变量和潜在结果的问题，如模拟或优化问题，比任何经典计算机都要快得多。

量子计算机

执行量子计算的计算机被称为量子计算机。与传统计算机只使用1和0进行计算不同，量子计算机根据物体在测量前的状态概率进行计算。

这使得它们以更快的速度处理数据。开发模拟量子场论的算法只是量子计算领域工作的一个例子。

美国、中国、俄罗斯和其他世界大国在成功了解量子计算的潜力后，正在对量子计算进行巨额投资。空间工程、网络安全、天气预报和气候变化、人工智能和医学是量子计算有望提供帮助的一些领域。

量子计算如何提供帮助的几个例子?

• 一家物流公司向50个城市运送货物，想知道节省燃料成本的最佳路线
• 一个投资公司想要平衡他们投资组合的风险
• 一家制药公司想要模拟分子来更好地理解药物相互作用

量子计算的职业前景

典型的工作概要

量子研究科学家

这个职业正在获得动力，因为在这个领域有大量的发现需要有才华和热情的个人。量子研究科学家是一个广泛的术语，该专业知识的一些子领域是材料和表面，设计和仿真，器件制造和量子算法。在美国，量子研究科学家的平均工资是76000美元。

量子计算机工程师

量子计算机工程师的工作包括量子力学、电气和电子工程、系统工程和计算机科学。成为量子计算机工程师的一种方法是在研究生院获得学位，参与项目，并朝着这个行业前进。量子工程师目前的薪水在7万到11.5万美元之间。

量子软件工程师

作为一名量子软件工程师，您必须致力于优化量子处理器的控制模式，并实现设计过程各阶段的自动化。您将参与软件开发生命周期的所有阶段;设计、编码、测试、集成和系统操作。量子软件工程师的平均工资为8万美元。

量子计算教授

各个大学都有教授量子计算及其各个方面的职位，也有参与研究的职位。量子计算教授的平均工资可达6万美元。

由于这一领域是一个相当新的领域，目前还没有太多的职业前景，但随着这一领域的扩大和发展，更多的职业将会出现。

量子计算的范围和工作前景

微软、谷歌、IBM和其他公司都在向量子计算研究投入大量资源，希望取得突破，使他们成为这个新兴行业的领导者。阅读更多关于AI量子研究工作．

“在纯量子计算硬件领域领先研发的大型科技公司和研究实验室正在寻找在物理、数学和工程等STEM关键领域拥有高等学位的人。”

- Quantum Xchange总裁兼首席执行官John Prisco

据他说，这是一种“量子安全密钥分配”的市场，据说将弥合传统加密解决方案和量子计算驱动的安全之间的差距。“这在很大程度上是因为目前很少有项目真正提供量子技术方面的学位或专业。”

普瑞斯科还说，在读研究生的时候，“我们有四个人在电气工程专业接受过这一领域所需要的体能训练。”最近，“我最近看到麻省理工学院(MIT)和哥伦比亚大学(Columbia)等大学投资为在校生提供这种培训，但培养专家还需要一段时间。”

对量子技术专家需求的增加很有可能会推动更多的大学启动合适的培训和教育项目。

量子计算与工程领域的职业资格要求

为量子计算生态系统服务的招聘机构StrategicQC的首席执行官赫尔曼•柯林斯(Herman Collins)认为，在这个阶段，寻找与量子相关的人才归根结底取决于资历。他说:“因为高级量子专业知识非常罕见，所以候选人合格的最大标志是他们是否拥有与量子计算相关的研究领域的学位。”

“我想说的是学位，尤其是高等学位，比如量子物理，物理理论，数学或计算机科学都是一个好的开始。关注机器学习或人工智能作为增强动态量子技能集的一部分会非常出色。”

量子计算顶尖大学

印度顶尖量子计算研究所

• Harish-Chandra研究所(HRI) -量子信息和计算小组
• 印度科学研究所
• 印度拉曼研究所
• 印度科学教育与研究所博帕尔
• 塔塔基础研究所(TIFR) -量子测量和控制实验室

国外顶尖量子计算大学

苏黎世联邦理工学院-量子工程硕士

苏黎世联邦理工学院的量子工程硕士是信息技术和电气工程系与物理系的联合项目。所有课程和学期项目在三个学期内完成，硕士论文需要额外六个月的时间完成。学生可以申请实习来获得工作经验。

伦敦大学学院-量子技术理学硕士

全日制硕士课程可在一年内完成，非全日制硕士课程可在两年内完成。

杜克大学-软件和硬件课程

c++中的软件工程与编程、数据结构和算法是软件方面的课程，量子力学是硬件方面的课程。

慕尼黑大学-量子科学与技术理学硕士

硕士课程为期两年。硕士课程结合了世界知名的学习和研究。

牛津大学-高级计算机科学硕士学位

结合理论和实践，这个为期12个月的课程涵盖了软件和硬件的规范、设计和高效实现。

巴塞尔大学量子计算和量子技术博士学位

巴塞尔大学在量子计算和量子技术方面提供优秀的研究生课程

澳大利亚国立大学-量子技术理学硕士

量子技术理学硕士是澳大利亚国立大学的两年制全日制课程。

南加州大学——量子计算硕士学位

一个典型的博士学习需要5年左右的时间。通过MSQIS项目，它希望缩小学术研究与量子计算行业职位空缺的迫切需求之间的差距。

滑铁卢大学-量子信息跨学科研究生课程

这个研究生课程旨在提供理论和实践知识。该课程可获得数学硕士学位、理学硕士学位、MASc学位和博士学位。它为研究生提供了了解和从事世界领先的量子信息研究的独特机会。

威斯康星大学麦迪逊分校-物理-量子计算理学硕士

物理学量子计算硕士学位是一个专业的硕士学位，设计在一年内完成。该项目为学生提供了量子信息和量子计算这一新学科的全面基础。

格拉斯哥大学-量子技术理学硕士

这个硕士项目将在量子技术的新兴领域和相关的物理和工程提供培训。该课程包括讲座、辅导课、研讨会、实验室实践课、小组指导和项目最后部分的私人学习和研究项目。

苏塞克斯大学-量子技术理学硕士

这个项目可以全日制一年，兼职两年。在全日制课程中，你全年都在做你的项目，而在兼职课程中，你在第一年之后就开始做项目。

斯特拉斯克莱德大学博士培训项目

这个研究生院提供了一个为期3.5年的全面的博士培训项目，涵盖了从基础物理到实际技术的量子技术的进展和应用。

芝加哥大学-学士和博士学位

芝加哥大学通过分子工程学院和物理科学系提供量子信息科学领域的学士和博士学位。本科专业包括物理、化学、计算机科学和分子工程。

量子计算项目

麻省理工学院提供全套课程，向你介绍量子计算、量子力学和量子信息系统。学习包括通过模拟、评估、案例研究和工具的实践过程和方法。

国外其他顶尖量子计算大学

• 新加坡国立大学和南洋理工大学-量子技术中心
• 悉尼大学
• 布里斯托大学
• 丹麦技术大学
• 因斯布鲁克大学-量子信息与计算
• 中国科学技术大学-量子物理与量子信息学部
• 加州大学圣芭芭拉分校
• 普林斯顿大学-量子计算
• 加州理工学院量子信息与物质研究所(IQIM)
• 加州大学伯克利分校
• 马里兰大学
• 南伊利诺伊大学-量子计算小组
• 普渡大学-普渡量子中心

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