十年前，当豪西·A·穆勒（Hausi A. Müller）开始研究量子计算时，他对这项技术在工程和计算机科学应用方面的可能性感到兴奋。量子计算利用量子力学原理来解决传统计算机无法解决的问题。
虽然量子力学的发现已有百年，但它的应用才刚刚成为现实。这项技术有望推动人工智能、网络安全、药物研发、金融等领域的发展。
豪西·A·穆勒
雇主：
加拿大不列颠哥伦比亚省维多利亚大学
标题：
计算机科学教授
会员等级：
终身高级会员
母校：
苏黎世联邦理工学院和休斯顿莱斯大学
“我感觉自己就像一个闯进糖果店的孩子，”加拿大不列颠哥伦比亚省维多利亚大学的软件工程教授穆勒说道。“借助量子计算，你现在可以快速模拟以前无法实现的事情。例如，在药物研发中，你可以在计算机上操控分子，探索新想法，而无需在实验室中物理合成化合物，从而节省时间和资源。”
这位IEEE终身资深会员始终坚信量子科学将会腾飞。作为一名活跃的志愿者，他拥有40多年的从业经验，并于2019年说服IEEE更多地参与量子计算技术的科学与工程。最初的IEEE未来方向量子计划（由少数几个IEEE组织单位支持）在去年发展成为IEEE量子技术社区，并得到了11个单位的支持。
2020 年，他帮助创立了IEEE 量子计算与工程国际会议 (QCE) ，这是他创办的年度IEEE 量子周的一部分，旨在为讨论该技术的挑战和机遇提供一个多学科的开放论坛。
穆勒和 IEEE 在推进量子计算方面所做的努力引起了广泛关注。今年 2 月，穆勒、 IEEE 主席凯瑟琳·克莱默 (Kathleen Kramer ) 以及其他政要出席了在巴黎举行的联合国教科文组织 (UNESCO)纪念仪式。联合国教科文组织在仪式上将 2025 年定为“国际量子科学技术年” 。
软件和量子计算研究员
穆勒表示，他在苏黎世联邦理工学院电气工程学士学位学习期间，开始对软件产生兴趣。他的一位教授尼克劳斯·维尔特（Niklaus Wirth）启发了他。维尔特是一位瑞士计算机科学家，设计了Modula 、 Oberon 、 Pascal和其他编程语言。
“在电气工程领域，你可以在实验室里用这些精致的小零件进行实验。但在软件领域，实验可以用纸笔完成，而且你可以快速构建出令人惊叹的机器，”穆勒说道。“这正是软件工程真正吸引我的地方。”
量子计算职业所需的技能
穆勒表示，对于那些寻求在量子计算硬件和软件开发和运营领域发展职业的人来说，有很多机会。进入该领域的难易程度取决于工程师在硬件、软件和应用方面的背景。
“量子计算是高度跨学科的，”他说，“为了取得成功，我们需要计算机科学家和各种工程师，尤其是软件工程师。”
以下是穆勒认为量子工程师需要的一些技能：
线性代数。这些基础知识对于矩阵力学和量子计算至关重要。
量子比特和量子态。了解量子比特与经典比特的区别，包括叠加、纠缠和干涉等基本量子概念。
量子门、电路和测量。了解如何使用门操纵量子比特状态并构建量子电路。
量子算法和协议。学习解决问题的基础知识，处理受量子力学定律支配的动作和属性。
量子软件平台和工程量子软件。精通Python以及量子平台和库，例如IBM 的 Qiskit 、微软的软件开发工具包和 Q#编程语言、谷歌的Cirq 、Xanadu 的PennyLane 、D-Wave 的Leap 、亚马逊的Braket 、Nvidia 的CUDA-Q和 Quantinuum 的TKET 。
量子比特技术。了解如何实现物理量子比特，例如超导量子比特、囚禁离子和光子量子比特，以及它们的控制技术。
微波量子比特控制。超导量子比特的精确控制很大程度上依赖于微波信号，因此需要了解微波的产生、操控和测量。
用于门设计的脉冲形状。量子门是通过将精确形状的脉冲（电脉冲或光脉冲）施加到量子位来实现的，因此了解脉冲设计和控制至关重要。
仪器仪表与测量。了解如何使用工具生成控制信号和测量量子比特状态。
量子纠错。量子系统易受噪声影响，噪声会在计算中引入误差。理解量子堆栈不同层级的量子纠错机制，对于构建容错量子计算机至关重要。
1979年毕业后，穆勒加入了总部位于苏黎世的全球电气化和自动化技术公司ABB 。他负责在PDP-11计算机上为中央控制系统构建数据库管理系统。他曾是为哥伦比亚、新加坡和瑞典开发电力控制和监控系统的团队成员之一。
穆勒说，他相信高级学位能促进他的职业发展，他想研究软件的演进。1982年，他进入休斯顿的莱斯大学攻读计算机科学硕士学位，并于1984年获得该学位。他说，他非常享受在那里的学习生活，所以他继续留在学校，并于1986年获得了该专业的博士学位。
在莱斯大学教授编程课程期间，他决定转行从事学术工作，但仍在业界保持着一席之地。他从事高性能计算研究，并与IBM保持着密切合作，这种合作关系已持续了 30 多年。他曾担任多个合作研究项目的首席研究员，包括使用 IBM Qiskit开发混合分布式量子计算软件。
1986年，他离开莱斯大学，加入维多利亚大学担任计算机科学教授。在维多利亚大学近40年的工作中，他曾担任研究副院长达十年之久。他是该校经认证的软件工程学士学位项目的创始主任。
他的研究主要集中在自适应系统、智能软件系统、物联网和智能信息物理系统的软件工程。目前，他主要专注于量子计算。 他的60多篇论文被收录于IEEE Xplore数字图书馆。
他是加拿大国家科学与工程研究委员会一项大型拨款的首席研究员。该委员会正在组建一个量子软件联盟，这是一个跨学科的研究项目，旨在开发加拿大分布式量子计算的方法和软件。
量子论坛
穆勒最引以为豪的是创建了IEEE量子周和IEEE量子计算与计算会议。如今，该论坛已举办五届，比以往任何时候都更受欢迎。去年，IEEE量子周在蒙特利尔举行，吸引了来自52个国家的1600名参会者，其中60%来自工业界。
今年的活动定于8月31日至9月5日在阿尔伯克基举行。Müller是项目委员会主席。他表示， 2025年IEEE量子周将呈现精彩的展览，包括250多篇技术论文、150张海报、35场教程和40场研讨会，其中包括面向企业家和风险投资家的研讨会。他表示，这些教程旨在提升科学家和工程师所需的基本量子计算技能，而研讨会将邀请量子领域的专家参加。
量子的应用
量子应用可分为三大领域：优化、机器学习和模拟自然。
- 优化。穆勒表示，实现量子效用将彻底改变工业应用，通过优化超越传统计算能力的复杂计算，从而提高效率、速度和可扩展性。例如，量子近似优化算法可以优化智能电网中的电力流分配。研究人员正在探索利用量子技术提高电网效率并减少能源损耗。
- 机器学习。穆勒表示，量子机器学习的实用性在于它能够加速计算、增强模式识别，并解决传统机器学习难以解决的复杂问题。量子计算有可能彻底改变金融业，例如，通过改进投资组合优化、风险管理、欺诈检测和市场模拟。
- 模拟。穆勒表示，量子计算在模拟自然方面拥有巨大的潜力，尤其是在传统计算机面临指数级复杂性挑战的领域。例如，量子在药物研发中的应用可以加速分子模拟，从而加快新药的研发。
“有些工作坊全年都会合作，然后在量子周再次汇聚，”他说。“我认为我们在量子周创立的这些独立小社群的影响力非常强大。”
产业界非常乐意与学术界对话，当然，学术界也非常希望与产业界对话。从一开始，我们就将 IEEE 量子周设计为一个实现这一目标的论坛。这些活动弥合了量子计算科学与相关产业发展之间的差距。
IEEE 计算机协会长期志愿者
穆勒于 1979 年在 ETH 的学生会员招募活动中加入了 IEEE。
“我感兴趣的是志愿服务的机会，而且我看得出来这会对我未来的职业生涯大有裨益。这确实是真的，”他说。“我认为我们在IEEE内部开展的志愿服务对大学下一代工程师至关重要，因为该组织帮助大学了解行业动态。”
他积极参与IEEE计算机学会的工作，曾担任该学会软件工程技术社区主席、技术和会议活动委员会副主席，以及该学会理事会和IEEE会议委员会成员。
为了表彰他在计算机协会的志愿服务精神，他获得了去年 技术和会议活动委员会杰出领导奖，以表彰他“对软件工程、量子计算和 IEEE CS 技术活动的坚定承诺和杰出贡献”。
“我认为自己志愿组织像量子周这样的活动，对这个行业产生了影响，”他说。“我喜欢会议这个行业，因为人们可以聚在一起，交流想法，合作，甚至共同制定研究经费提案。我一直对创建和维护社群充满热情。”
原文： https://spectrum.ieee.org/ieee-quantum-computing-hausi-muller