18歲華裔博士顛覆量子計算,科學雜誌:他「殺死了」量子計算大發展

2020-11-24 騰訊網

量子計算是利用量子力學的規律來調控量子信息單元來進行計算的一種新型計算模式。由於量子信息單元的疊加性，量子計算的算法優於傳統算法，因此多被應用於計算機領域，量子計算機的效率以及計算速度比傳統計算機快。

但量子計算機的這種優越性，不久前被一位青年的研究成果打破。他開發了一種新的可以在傳統計算機上運行並完成計算的推薦算法，這種算法比之前的推薦算法可以實現指數級別的加速。

而由於他開發的新算法的運行速度堪比量子算法，因此過去只能有量子計算機能完成的計算，如今普通的計算機也可以實現。

為此，有科學雜誌稱他是「殺死量子計算大進展」的少年天才。這位青年叫Ewin Tang，美國華裔，中文譯名為唐乙文。他開發出這種新算法時，年僅18歲。

少年天才的成長之路

唐乙文出生於2000年，正如許多自幼就天賦異稟的天才們一樣，唐乙文在他很小的時候就展現了他在科研方面的驚人才華。自進入小學開始，唐乙文在學校就連續跳級。12歲的時候，他的SAT考試的分數高達1920分。

14歲時，他直接跳過了高中課程，進入了奧斯汀德克薩斯大學阿靈頓分校學習，成為該校年齡最小的學生。從這時候開始，他正式接觸了大學數學和計算機科學課程，學習了微分方程和微積分等高數知識。

在學校期末考核中他獲得了4.0GPA的優異成績，也就意味著他每一門功課都考到了滿分，成為德克薩斯大學有史以來每門學科都獲得滿分的最年輕的學生。

唐乙文的優秀一方面是來自他的天賦和努力，另一方面也離不開父親對他的悉心培養。唐乙文的父親名為唐力平，是一名華裔生物工程教授，研究方向為納米技術、組織工程和幹細胞等。

唐力平很注重對唐乙文的教育，從小就培養唐乙文的獨立思考能力和動腦能力，對他要求很嚴格。在唐乙文還沒進入大學時，唐力平就會親自教授唐乙文一些大學知識。

進入大學後，唐乙文的生活就更加忙碌了，每周的一、三、五，唐乙文在學校上課，學習專業知識。每周二和周四，唐乙文就跟隨父親到他的生物科學實驗室工作兼職。

雖然唐乙文在學業方面十分優秀，但作為父親唐力平對孩子的成長也有一些擔憂。因為唐乙文自幼就連續跳級，同學不是同齡人，因此他擔心孩子沒有朋友和社交生活，不能很好地融入社會。

所以除了學習知識，唐力平也注重孩子全方面的素質教育，讓唐乙文學習了一些樂器和中文課程。除此之外，他還經常讓唐乙文參加一些集體活動和戶外活動，比如打籃球、踢足球等，讓他多跟朋友接觸。

在父親的悉心培養和教導下，唐乙文各方面都得到了十足的成長，特別是在科研方面，還是少年的唐乙文就取得了許多不俗的成績。在大學期間，唐乙文成功發表了4篇生物材料相關方面的論文。

2014年，唐乙文關於實時檢測感染光學成像探頭方面的研究取得了重要成果，因此獲得了用於表彰十八歲以下年輕人在科技、數學、文學等領域做出重要貢獻的戴維森獎金。從2001年設立以來，獲得該獎勵的年輕人總共只有兩百多名。

新算法橫空出世

2017年，唐乙文選修了由斯科特·亞倫森教授的量子信息方面的課程。亞倫森教授是一位傑出的量子信息領域的專家。他對唐乙文十分欣賞，稱他是一位「非凡的天才般的學生」。

同時，亞倫森教授也很看好唐乙文在量子信息方面的潛力，因此給唐乙文提供了幾個難度極高的研究課題和項目，讓他隨意選擇。

當年九月，唐乙文在亞倫森教授提供的幾個難題中選擇了相對難度較低的一個開始進行研究，也就是這個問題，開啟了唐乙文關於量子計算的顛覆之旅。

在剛開始研究的時候，唐乙文也對傳統算法的運行速度不可能比得上量子推薦系統的運行速度這個觀點深信不疑。

然而，隨著研究的深入，這個觀點在他心裡慢慢被推翻，他認為可能存在一種拒絕推薦問題的快速的傳統算法，這種算法可以替代KP算法裡的量子相位估計。他把這個想法告訴了他的老師亞倫森教授，但教授作為量子領域的權威專家一開始並不認同他的觀點。

但唐乙文卻堅定地認為自己的觀點是正確的，並為證明這個觀點不斷進行計算論證。在亞倫森教授的幫助下，兩人反覆計算和檢查，最終找到了一個比傳統算法快很多倍的能夠用冪對數時間運行的算法。

為了使這個算法的正確性得到驗證，亞倫森教授帶著唐乙文參加了加州大學伯克利分校的量子計算研討會。

在這場匯集了世界頂尖的量子計算領域專家的研討會上，十八歲的唐乙文對自己發現的新算法進行了演算和展示，指出量子算法和他開發的這個在傳統計算機上的算法相比並沒有明顯的速度上的優勢，並就這個算法的問題和各位權威的專家學者辯論了兩天。

最終，與會專家對這個算法均予以認同，達成共識。此次研討會之後，唐乙文將這個研究成果以「一個量子計算啟發的推薦系統傳統算法」為題的論文發表在科學雜誌上。量子算法能帶來指數級的加速的證據就此被推翻。

小結：

雖然唐乙文的研究看似證明量子計算的比之傳統算法沒有優勢，似乎沒有存在的必要，當時的科學雜誌也稱唐乙文的研究"殺死了"量子計算的大進展。

但實際上，唐乙文的研究恰恰促進了量子計算的發展。因為唐乙文的新算法是在量子計算的啟發下完成的，證明了量子計算和傳統算法之間密不可分的關係，兩種算法之間相互影響，相互促進。

而正年輕的唐乙文因為這個石破天驚的新發現，也已經正式進入博士階段的學習，想必他今後在量子計算領域一定會取得更多的科研成果，未來可期。

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