曼彻斯特大学-东京大学双博士学位项目：量子学习与量子操控的高阶量子算法研究

【项目介绍】 量子技术的快速发展使得直接在量子域内执行学习和优化任务成为可能，而无需将其编码到经典数据处理流程中。全量子学习旨在利用量子设备本身来评估、比较和转换内在的量子对象——如量子态、量子通道和测量——从而避免经典瓶颈并可能实现真正的量子优势。实现这一目标需要将量子操作视为可操作数据的计算框架，允许算法不仅作用于量子态，而且作用于量子过程本身。

高阶量子操作为这一范式提供了自然的语言。通过实现对未知量子通道的转换和基于量子存储器的自适应处理，它们允许在整个计算过程中假设/属性、代价函数和更新保持量子的学习协议。这种方法推广了经典和混合量子-经典学习模型，以相干和资源高效的方式支持量子过程判别、优化和编译等任务。从编程的角度来看，这与量子计算的函数式观点一致，其中过程之间的可组合映射形成基本的计算原语。

全量子学习的一个核心挑战是复杂的时空噪声的存在。随着学习协议越来越依赖于自适应策略、记忆效应和多轮交互，它们对非马尔可夫动力学和相关误差变得敏感，这些无法被静态噪声模型捕获。因此，理解和利用这些机制中高阶量子操作的结构对于设计抗噪学习算法和表征量子系统中可学习性的基本限制至关重要。通过将高阶量子计算与学习理论相结合，本研究旨在为现实量子硬件上的可扩展、全量子学习建立一个原则性框架。

项目开始日期：2027年4月

【申请要求】 申请前建议联系本项目导师。申请时需在指定网站完成申请，并在在线申请表的“研究详情”部分注明项目标题“(UoM - Tokyo) Higher-order quantum algorithms for quantum learning and quantum manipulation”、导师“Dr Philip Taranto”以及资金来源“Dual Award Tokyo University and University of Manchester”。项目选择请选择“PhD Physics & Astronomy”。

如无法在提交申请时提供所有必需的支持文件，请通知招生团队 FSE.doctoralacademy.admissions@manchester.ac.uk。未在申请时提交所有必需文件的申请将不予处理，不完整的申请将不予考虑。

资格要求：候选人只能申请联合项目委员会批准的项目，需满足两所机构的入学要求。

曼彻斯特大学要求：持有（或预期获得）与博士学位直接相关学科的二级甲等（2:1）荣誉学位（或国际同等学历），或任何二级甲等荣誉学位以及与博士学位直接相关学科的优秀硕士学位。所有申请人需证明英语能力，雅思总分不低于6.5，写作和听力不低于6.0，其他单项不低于5.5或同等水平。某些项目可能还需要ATAS证书。

东京大学理学部要求：满足东京大学理学研究科考试资格要求之一，通过指定的入学考试，愿意前往两所合作机构各进行两年学习以完成项目。

【资助信息】 最多提供四个全额奖学金，涵盖所有基本学费、四年项目期间的标准生活津贴（包括两年UKRI同等水平的津贴）、2000英镑旅行预算以及在曼彻斯特大学期间的3000英镑RTSG预算。东京大学将承担在东京大学期间（2年）与曼彻斯特大学提供的生活津贴等额的费用。

【其他信息】 平等、多样性和包容性是曼彻斯特大学成功的基础。我们积极鼓励来自不同职业路径和背景的申请人，也支持从职业中断或其他角色回归的申请人，并考虑提供灵活的学习安排（包括兼职：50%、60%或80%）。