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加州理工学院的专业设置广泛，涵盖了从自然科学到工程技术的多个领域，其中一些专业在全球范围内享有极高的声誉。
- 物理学专业：加州理工的物理学专业因其在量子物理、相对论、粒子物理、凝聚态物理等多个领域的前沿研究而享誉世界。该专业培养了多位诺贝尔奖得主，拥有顶尖的实验室和研究设施，如量子信息和量子计算实验室，以及与NASA合作的项目。
- 航空航天工程专业：作为航空航天领域的领军学府，加州理工的航空航天工程专业在流体力学、固体力学、推进技术、飞行器设计和空间系统方面有着深厚的研究基础，学生有机会参与NASA和其他国际空间机构的合作项目。
- 软件工程专业：聚焦于高效、实用且高质量软件的开发与维护，结合最新的编程语言、数据库技术、软件开发工具和系统平台，以及在人工智能、大数据分析等领域的应用。
- 电气工程、材料工程、机械工程等工程学科：这些专业在加州理工均享有极高的声誉，提供广泛的课程和研究机会，包括微电子、纳米技术、生物医学设备、可持续能源系统、机器人技术等。
- 计算机科学专业：涵盖基础理论，深入到数据分析、网络安全、人工智能、计算机系统等前沿领域。学生在算法设计、编程、系统架构上有深厚的训练，并有机会参与到最尖端的研究项目中。
- 化学与化学工程专业：在化学合成、催化、材料科学、生物化学工程等方面拥有强大的研究力量，特别是在纳米技术和清洁能源解决方案方面。
- 生物科学与生物工程专业：结合生物学、遗传学、分子生物学与工程学原理，研究从基因调控到生物系统工程的广泛课题，促进生命科学的创新与应用。
- 地质学与行星科学专业：在地球内部结构、地震学、行星探索、气候变化等领域开展研究，利用尖端技术进行实地考察和太空任务。
