编者按随着我国经济社会的发展，为适应国家战略、科技创新和社会发展的需要，高校专业结构不断优化调整。今年，教育部更新了《普通高等学校本科专业目录》，9大类37个新增专业加入“本科专业大家庭”。
据此，本版推出“新增专业解读”系列报道，聚焦新增专业的教育教学和就业实践探索，对部分新增专业进行深度解读。
新专业①解读
◎记者吴长锋
2021年高考圆满落幕。报考什么专业摆在考生和家长面前。今年年初，教育部公布了2020年普通高等学校本科专业备案审批结果，中国科学技术大学获批新增5个本科专业，其中“量子信息科学”赫然在列。
“高大上”的量子信息科学是一个怎样的专业？本科阶段开设这样的专业是否过于专业和前沿？
量子物理学和信息学的交叉学科。
5月24日，清华大学量子信息班正式成立，图灵奖获得者姚期智院士担任首席教授，首批20名学生入学。
姚期智院士在启动仪式上说，一方面，量子信息技术的发展已经到了一个全新的阶段。无论是国家战略需求，还是科研产业发展，都需要提前布局提案；另一方面，从长远来看，要想在量子科技领域取得颠覆性、原创性的突破，跨学科的人才培养是核心。
“量子信息学科比单一学科有更广泛的基础知识需求，有赖于多学科的融合。培养模式和课程设置明显不同于其他学科，需要进行系统化、专业化的培养。”中国科学院量子信息重点实验室副主任、中科大半导体量子点量子芯片研究带头人郭教授告诉科技日报记者，早在上世纪90年代，中科大就为研究生开设了量子光学、量子信息导论等选修课，后来又为本科生开设了相关选修课。
“其实在中科大的硕士生和博士生的学习和研究中，这些专业早就存在了。现在进一步统一专业名称，纳入本科教育，是及时的，也是意义重大的。”郭对说:
“量子信息科学是量子物理和信息学之间的交叉学科，这个新专业属于物理学。”郭说，目前量子信息科学技术主要有三个方向:量子通信、量子计算和量子测量。信息传输是量子通信，信息处理是量子计算，信息收集是量子测量。
郭说，量子力学与经典信息学的交叉是一个逐步演进、相互促进的过程，是一个长期的过程。“比如量子通信，还是需要经典通信来辅助。比如量子计算改进了传统的信息处理，包括算法，但本质上还是属于经典通信的范畴。”
他表示，要实现中国“十四五”规划纲要中启动和部署的量子信息领域相关任务，必须有一支足够规模的优秀青年人才队伍作为支撑。通过本科人才培养，推进量子信息交叉学科，为我国量子科学技术的系统布局储备拔尖创新人才。
量子教育是各国未来的奋斗目标。
“宽基础、重交叉、重科研实践、理论实验相结合，应该是量子信息科学专业的主要培养特色。”郭告诉记者，中国在量子信息科学领域的研究工作与国际同步，在许多方面占据国际领先地位，为中国量子信息科学的发展奠定了坚实的实验基础。除了中科大，山西大学和中科院物理所也开设了量子信息科学的研究生课程，国内也有很多大学在开设类似的选修课。
“新成立的量子信息科学专业，可以说是把以前分散在各个学校的信息学院、计算机学院、物理学院、软件学院等不同学院的课程收集、打磨、整合起来。”郭说，从教学的角度来看，这应该是一门以应用和产业发展为目标的应用基础学科，而不是一门纯粹的基础学科。
“国外很多大型量子科技公司都在开设量子信息课程。大量子计算公司为了抢占早期市场，培养用户习惯，推出了一系列量子计算教育课程。比如IBM去年公开招聘量子计算暑期实习。”对郭说道。
美国2018年颁布《国家量子计划法案》，支持量子信息科学的专业发展和人才培养；2019年，发布了K-12教育倡议计划，从幼儿园到高中增加量子信息科学。欧盟在《量子宣言》中规划了量子信息技术人才的培养。主要科技巨头包括谷歌、IBM、英特尔、微软、霍尼韦尔、亚马逊，以及中国的阿里巴巴、腾讯、华为等。也建立了量子实验室。
“在本科阶段开设量子信息科学专业将起到引领作用。未来一个专业发展成一个科室甚至一个医院，这是未来的发展方向。”郭说，本科阶段只是打个基础，选个方向。要真正从事这项工作，还得在博大师时期进一步学习。
“比如量子计算的发展属于巨系统工程，涉及很多基础产业和工程实现环节，需要大量跨专业的人才。由于其高度的复杂性和前沿性，精通量子计算的专业人员在全世界都是稀缺资源。目前无论高校、企业还是政府，都意识到了量子计算发展中遇到的人才瓶颈。”郭表示，此时增设量子信息科学本科专业是及时和必要的，也体现了国家对量子科技产业的重视。可以说:国家需要什么，青少年就做什么！
更要注重产业的牵引和整合。
“这个专业的核心课程当然会包括量子信息的一些前沿课程，比如量子信息实验、量子通信与密码学、量子计算机科学等。”郭认为，本科阶段应该打好基础。首先要学习基础课，比如信息学、量子力学、量子信息导论等。我们还应该掌握数学的基本工具，如线性代数等。
“国家着眼于科技发展布局，在本科阶段开设量子信息科学专业。从人才培养的角度，开始专业指导，研究生的招生基数会大很多，各个层次的人才都会得到很大的补充和培养。”郭说，这就像招募飞行员，从初中和高中开始，以后会有更多的机会培养王牌飞行员。
在他看来，培养量子信息科学人才，更应该注重产业的牵引和融合。“比如我们让金融学院的学生上量子信息的课程，后来他会把量子计算用到金融领域。”郭说，IBM和Google已经和世界上各种大学合作，培养包括量子信息在内的人才。
对于IBM和Google所做的，国内的一些量子企业，如原创量子，制作了2000多分钟的在线视频课，出版了专门的量子计算和量子编程教材。“我们和世界最大的区别就是不注重融入行业的因素。”郭认为，新开设的量子信息科学专业应该走专业融合发展、共建的道路，让从事量子技术的企业介入。量子信息是一个全新的事物。只有站在行业的最前沿，你才会知道哪些是最有用的，方向在哪里，需要培养什么样的技能。
“既然是新专业，不妨从办学理念、课程设置、培养方向等方面进行新的探索。”郭认为，新设专业应与国内量子龙头企业探索、融合、共建，甚至实行双导师制，加强与业界的互动。
习近平总书记强调，要系统总结我国量子科技发展成功经验，借鉴国外有益做法，深入分析研判量子科技发展大势，找准我国量子科技发展切入点和突破口，统筹基础研究、前沿技术和工程技术研发，培育量子通信等战略性新兴产业，抢占量子科技国际竞争制高点，构筑发展新优势。“让量子科技渗透到国民经济主战场的各个领域，那是抢占量子科技国际竞争制高点的本质内涵。”郭对说:
来源:科技日报
