本期期刊文章浏览系列视频推出的是美国物理学会的著名物理杂志Physical Review Letters第131卷第15期的浏览视频，该期杂志于2023年10月刊发，总共47篇文章。国内的研究机构作为通讯作者单位发表的文章总共有8篇，其中量子技术占了4篇，详见下表。
（如果需要上述全部文章链接，请在公众号里发送PRL131.15给我们）
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量子行走-薛鹏团队
本期的PRL选手是北京计算科学研究中心的薛鹏，她本科毕业于中国科学技术大学物理系，在中国科学院量子信息重点实验室获得博士学位，之后赴奥地利因斯布鲁克大学物理系、奥地利科学院量子光学和量子信息研究所，以及加拿大卡尔加里大学物理系从事博士后研究工作；2009年任东南大学物理学院教授；2018年任北京计算科学研究中心教授，国家杰出青年科学基金获得者，曾获中国光学学会颁发的王大珩光学奖以及中国物理学会、上海市科协颁发的谢希德物理奖。薛鹏教授主要从事量子信息的物理实现以及量子光学的基础研究工作，迄今为止已经在领域学术期刊上发表论文130余篇，包括17篇PRL。
薛鹏团队PRL历程
薛鹏的关键词之一是量子行走, 上面的PRL文章中就有多篇题目直接包含quantum walks。量子行走是经典随机行走的量子版本。经典随机行走指行走者在特定路线或者区域无规律移动，比如在跑道上无规律前进或者后退，或者在操场随机走动，可通俗地称为醉汉模型。经典随机行走起源于 1905年爱因斯坦发表的关于布朗运动的研究论文。在那之后一个世纪，关于布朗运动以及相关的随机行走模型的研究有了长足的进展，不仅在物理学中，也在其他的学科比如化学，地理，生物甚至经济学中都被广泛应用。
量子行走和经典随机行走类似，但行走者一般为微观粒子或者准粒子激发，每次按照一定的概率移动，但是不同于经典情况，其状态需要用量子力学的波函数即叠加态表示。以一维链格点移动为例，在经典行走过程中，行走者每次只能朝一个方向走。而在量子化的行走过程中，由于量子力学的叠加性，量子行走者可以朝两边同时走，形成鬼魅的“分身”，除非被测量塌缩。而且带上量子属性之后，行走就呈现出奇异的性质。经典随机行走，来来去去，回到原点的几率最大，量子行走的结果恰恰反其道而行之，虽然最终概率的分布是复杂的，但是整体的趋势是越往外面概率越大，最大值出现在边界附近，如果你是习惯于直觉思维的，这是不是有点让你感到惊讶？
经典和量子行走的示意图和几率分布对比（图片来自网络）
经典行走在设计随机算法中有广泛的应用，但是效率确比较低下。与经典随机行走在计算机理论中的作用类似，量子行走在量子计算中也有重要应用，人们提出可以利用量子随机行走开发量子计算算法，拟对一些问题提供量子加速性，尤其是一些经典算法上的难问题，例如黑盒子问题，量子随机行走可以提供指数加速, 而对于另外一些特定问题，比如元素分离问题，三角搜索问题， NSND树判断问题等等，量子随机行走可以提供多项式加速。人们还可以借助量子随机行走实现通用量子计算，因此它成为了量子模拟的一个实现目标。最近几年在不同物理系统比如冷原子和离子阱等实验平台都有量子行走不同现象和规律的展示，但在准确度和规模方面距离理想状态还有较大的发展空间，薛鹏团队的实现方式是量子光学的方案。团队首次在理论上设计并实验实现了宇称-时间对称的光量子行走，证实了量子行走实现拓扑量子计算的可行性；并克服了以往方案中的不可控性，创造了空间域光量子行走的最长演化记录，实现了量子信息的恢复，为实现实用化的量子信息处理奠定基础。
二维量子行走径迹分布模拟（图片来自网络）
