最新一屆青橙獎(jiǎng)得主，潘建偉、陸朝陽的得意門生，張口卻是“我比較笨”？
他叫陳明城，中科大副研究員，被導(dǎo)師陸朝陽稱為“古典的真正的學(xué)者”。
但在得知自己獲獎(jiǎng)后，他的第一反應(yīng)卻是意外，直言“自己屬于平庸的一類”、“其他優(yōu)秀的人更多”。
話雖如此，梳理他的科研成就會(huì)發(fā)現(xiàn)，他的能力并不普通：
證明虛數(shù)不“虛”、自然數(shù)不“自然”并登上頂刊《物理評(píng)論快報(bào)》，還是“九章”量子計(jì)算優(yōu)越性實(shí)驗(yàn)論文的共同一作。
陳明城身上的反差點(diǎn)還不止如此。
身為學(xué)者，喜歡解決問題，卻不愛寫論文；打從讀博開始，就沒想過出國(guó)留學(xué)；不喜歡包裝…… 他身上的很多特性都和當(dāng)下人們追求的熱點(diǎn)正相反。
如果說他身上有什么跟 90 后更貼近的特質(zhì)，那可能就是“社恐”。
用他自己的話說，就是“喜歡用表情包，因?yàn)椴挥谜f話”。
這究竟是怎樣一位學(xué)者？
硬核研究成果
先來看看陳明城的科研成果。
截至目前，他共發(fā)表研究論文 40 余篇，谷歌學(xué)術(shù)引用 7000 余次，其中以第一作者（含共同一作）或通訊作者發(fā)表論文 11 篇，單篇引用最高 1100 余次。
在青橙獎(jiǎng)的官方介紹中，他的獲獎(jiǎng)理由是 —— 致力于探索量子力學(xué)基礎(chǔ)問題，并助力實(shí)現(xiàn)了“量子計(jì)算優(yōu)越性”。
陳明城一直同時(shí)在量子力學(xué)的基礎(chǔ)理論和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面開展工作。
他的一大成果，是在數(shù)學(xué)的量子客觀實(shí)在性方面，證明了虛數(shù)不“虛”、自然數(shù)不“自然”。
很長(zhǎng)一段時(shí)間里，復(fù)數(shù)在量子力學(xué)中被視為一種方便的輔助工具，但到底是否必要還存疑。
比如薛定諤本人，在最初推導(dǎo)波函數(shù)方程時(shí)，就嘗試過避免用到虛數(shù) i。
而就在今年初，陳明城和同事們終于用超導(dǎo)量子方法證明：復(fù)數(shù)是量子力學(xué)的必需品，數(shù)學(xué)家想象中的虛數(shù)并不“虛”。
這個(gè)結(jié)果，引發(fā)廣泛討論。美國(guó)物理學(xué)會(huì) Physics 網(wǎng)站和 Nature 分別邀請(qǐng)國(guó)際專家撰寫了相關(guān) Viewpoint 和 News & Views 評(píng)論文章。
此外，針對(duì)另一個(gè)更基本的數(shù)學(xué)對(duì)象 —— 自然數(shù)，陳明城的工作是證明了自然數(shù)并不“自然”。
自然數(shù)有一些基本屬性，其中一個(gè)我們熟悉的是鴿籠原理（抽屜原理），當(dāng)我們將三個(gè)物體放進(jìn)兩個(gè)盒子中，必然有一個(gè)盒子中的物體數(shù)量是大于 1。
陳明城的一個(gè)工作是對(duì)單個(gè)光量子進(jìn)行計(jì)數(shù)，來檢驗(yàn)量子世界中的鴿籠原理。
他觀察到，3 個(gè)光子通過 2 個(gè)通道，結(jié)果每個(gè)通道中的光子數(shù)都不大于 1。
這個(gè)結(jié)果動(dòng)搖了一直以來對(duì)自然計(jì)數(shù)法則的堅(jiān)固信念，也展示了量子世界中關(guān)于客觀存在性的反直覺特性。
另外一個(gè)令人矚目的成果，是在九章和祖沖之二號(hào)量子計(jì)算原型機(jī)上通過經(jīng)典困難的量子采樣打敗了超級(jí)計(jì)算機(jī)。
2020 年 12 月 4 日，潘建偉團(tuán)隊(duì)構(gòu)建的 76 個(gè)光子的量子計(jì)算原型機(jī)“九章”問世并刊登在 Science 上，陳明城正是共同一作之一。
相比一年前谷歌推出的 53 個(gè)超導(dǎo)量子比特的計(jì)算機(jī)“懸鈴木”，在處理高斯玻色取樣（一種用來展示量子優(yōu)越性的特定計(jì)算任務(wù)）上，“九章”的速度等效地快 100 億倍。
同時(shí)，“九章”通過高斯玻色取樣證明的量子計(jì)算優(yōu)越性不依賴于樣本數(shù)量，克服了谷歌 53 比特隨機(jī)線路取樣實(shí)驗(yàn)中量子優(yōu)越性依賴于樣本數(shù)量的漏洞。
這也意味著中國(guó)成為了全球第二個(gè)實(shí)現(xiàn)“量子優(yōu)越性”的國(guó)家，并且后來居上。
而在“九章”的研發(fā)過程中，陳明城一直擔(dān)任著重要的角色。
在高斯玻色取樣過程中，他作為理論負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)方案改進(jìn)、數(shù)據(jù)分析驗(yàn)證。
在最關(guān)鍵的優(yōu)越性、驗(yàn)證環(huán)節(jié)，由于量子計(jì)算的樣本規(guī)模過大，且他們的實(shí)驗(yàn)過于超前沒有理論可借鑒，研究團(tuán)隊(duì)想了很多方法，最終是陳明城提出了新的 HOG 方案，實(shí)現(xiàn)了光量子優(yōu)越性的證明。
這套新的 HOG 方案引起了國(guó)際同行的巨大關(guān)注，也成為了很多算法專家想要破解的目標(biāo)。
有一次，玻色采樣提出者、隨機(jī)線路采樣提出者和量子光學(xué)專家聚在一起討論最近的一次攻擊算法，HOG 成功抵擋住了最新的攻擊。
不僅如此，“九章”誕生后的第二年，潘建偉團(tuán)隊(duì)又發(fā)布了超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)“祖沖之二號(hào)”。
也是陳明城，從理論上界定了隨機(jī)線路采樣計(jì)算復(fù)雜度的邊界（PRL124,080502 (2020)），并設(shè)計(jì)了 66 量子比特的“祖沖之二號(hào)”最初架構(gòu)。
成果如此，但陳明城心里，總是認(rèn)為自己的貢獻(xiàn)相對(duì)整個(gè)團(tuán)隊(duì)來說很渺小。
他的科研生涯起點(diǎn)頗高：剛從廈大本科畢業(yè)，進(jìn)入中科大讀博，就師從有“量子鬼才”之稱的陸朝陽。
要知道，從 2011 年博士畢業(yè)回國(guó)入職中科大后，陸朝陽就一直是潘建偉團(tuán)隊(duì)的重要成員之一，十余年來，潘建偉團(tuán)隊(duì)已經(jīng)發(fā)展成為在量子信息科學(xué)領(lǐng)域國(guó)際領(lǐng)先團(tuán)隊(duì)之一。
潘建偉院士則是國(guó)際上量子信息實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域的開拓者和先驅(qū)之一，回國(guó)后帶領(lǐng)著中國(guó)量子研究躋身于世界第一方陣。今年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主之一安東?塞林格的學(xué)術(shù)成果中，就有潘建偉的貢獻(xiàn)：
頒獎(jiǎng)委員會(huì)提到的安東?塞林格的四篇量子通信實(shí)驗(yàn)文章中，潘建偉是其中兩篇文章的第一作者，兩篇文章的第二作者。
同時(shí)，頒獎(jiǎng)委員會(huì)還提到另外三篇文章，而這三篇文章都是以潘建偉為首的中國(guó)科學(xué)家獨(dú)立開展的研究工作。
“如果不是在這個(gè)大團(tuán)隊(duì)里面，那我可能就不會(huì)走得這么順利吧?！标惷鞒沁@樣對(duì)我們說。
不愛寫論文，沒想過出國(guó)
能在量子力學(xué)之路上走到現(xiàn)在，陳明城還提到了一個(gè)關(guān)鍵詞：興趣。
而這份熱愛，最早可以追溯到他的高中時(shí)期。
中學(xué)時(shí)，他曾一度很喜歡化學(xué)，但是后來他發(fā)現(xiàn)，想要深入研究的化學(xué)問題，到最后往往會(huì)變成物理問題。
比如說化學(xué)鍵之間的連接為什么能夠形成，或者分子的運(yùn)動(dòng)，最后發(fā)現(xiàn)都要回到物理上。
因此他得出結(jié)論，如果能研究物理，就可以更加清晰地理解其他東西。
所以高中畢業(yè)后，他果斷選擇了物理專業(yè)。
而真正接觸到量子計(jì)算要從大四才開始，在老師的帶領(lǐng)下，陳明城發(fā)現(xiàn)這個(gè)領(lǐng)域“特別有趣”：
實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算，有各種各樣不同的系統(tǒng)，比如說光學(xué)、超導(dǎo)、原子，每個(gè)系統(tǒng)看起來都不一樣。
老師向我介紹了光子這個(gè)概念，光子有很多有趣的性質(zhì)，講起來感覺特別簡(jiǎn)單，但是它又很有趣，一下子我就被吸引了。
在陳明城心中，量子力學(xué)有著簡(jiǎn)潔優(yōu)美的美感：
它是一個(gè)很簡(jiǎn)單的線性代數(shù)系統(tǒng)，在這些很簡(jiǎn)單、很基本的規(guī)律下，可以產(chǎn)生很多很有意思的、很吸引人的現(xiàn)象，所以它既簡(jiǎn)單又豐富。
不僅如此，在他心里，量子物理的實(shí)驗(yàn)也有一種復(fù)雜工程的美，比如說“九章”需要兩個(gè)房間的復(fù)雜裝置，但是它做的事情是一個(gè)數(shù)學(xué)上很純粹又很困難的量子采樣問題。
對(duì)于他純粹的學(xué)術(shù)精神，導(dǎo)師陸朝陽教授給予了陳明城很高的評(píng)價(jià)：
他不僅在物理深度、廣度和直覺上出類拔萃，更是最古典的真正的學(xué)者：醉心學(xué)術(shù)，低調(diào)超脫，童心慧智，樂于助人。
陳明城的“低調(diào)超脫”體現(xiàn)在很多方面，比如在青年學(xué)者競(jìng)爭(zhēng)激烈的大環(huán)境下，他卻不愛把自己的成果寫成論文。
在他眼里，比起寫論文，他更喜歡解決問題的過程。
盡管陳明城的很多成果都備受關(guān)注的，但他總是說自己“比較一般”，“寫了也不會(huì)對(duì)別人有大幫助”。
還是導(dǎo)師陸朝陽教授耐心地解釋，科學(xué)就是一個(gè)社區(qū)合作，不管貢獻(xiàn)大、貢獻(xiàn)小，只要寫出來了，就可能會(huì)對(duì)某些人有幫助。
而且如果工作做了，卻沒有告訴別人的話，那在科學(xué)上的意義就等于零。
就這樣，陳明城才逐漸改變自己，現(xiàn)在的他會(huì)主動(dòng)寫論文，但仍然“不太積極”。
除此之外，與很多學(xué)者的求學(xué)軌跡不一樣的是，陳明城沒有出國(guó)讀書的經(jīng)歷，是一位完全本土培養(yǎng)的學(xué)者。
他自己坦言 ，沒有想過出國(guó)一是由于自己英語不太好，可能會(huì)不適應(yīng)國(guó)外環(huán)境。
第二，也是最重要的，是國(guó)內(nèi)的科研環(huán)境越來越有競(jìng)爭(zhēng)力，自己所處的潘建偉團(tuán)隊(duì)也有著超強(qiáng)的科研實(shí)力，出不出國(guó)區(qū)別并不大。
是個(gè)社恐，喜歡看武俠
而事實(shí)上，陳明城對(duì)科研的純粹追求，也影響了他對(duì)待生活的態(tài)度。
在某種程度上，他的科研和生活并沒有明確的分界線，而是相互交融在一起。
他坦言自己有些“宅”，而宅在家最常做的事還是：科研。
倒也不是沒有別的興趣探索，比如打游戲，但最終“因?yàn)樘司筒煌妗绷恕?/p>
至于社交方面，跟大多數(shù)同齡人一樣，陳明城很喜歡發(fā)表情包。原因是“社恐”：
因?yàn)榘l(fā)表情包就不用說話。
而如果你坐下來跟陳明城聊聊天，也會(huì)發(fā)現(xiàn)，他的回答總是非常簡(jiǎn)短，直擊主題沒有廢話。
與大家想象中不同，雖然身為科研人員，但他并不太喜歡科幻小說、電影，他說是因?yàn)槠匠Ｑ芯坷镉幸恍┯幸馑嫉臇|西本身就挺科幻的。
與科幻題材相比，他反而更喜歡武俠。
偶爾吃飯間隙會(huì)看看武俠劇，是個(gè)金庸迷，自稱最喜歡的武俠人物是喬峰。
盡管談起自己的成果，他總是表現(xiàn)的很謙虛，也反復(fù)強(qiáng)調(diào)與俠客之道不同的是，在科研一途中，團(tuán)隊(duì)協(xié)作非常重要。
但在別人眼里，陳明城本人未嘗沒有追求純粹的俠客之風(fēng)。
就像導(dǎo)師陸朝陽對(duì)他的評(píng)價(jià)中所說：
我在學(xué)術(shù)報(bào)告結(jié)尾部分經(jīng)常致謝的“翩翩少年俠客行，朗朗乾坤滿天星”、“超塵拔俗、卓爾不凡”學(xué)生群體中，最典型代表之一就是陳明城。
本文來自微信公眾號(hào)：量子位 （ID：QbitAI），作者：魚羊 羿閣
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