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張潘? 受訪者供圖初見張潘，他身著白色短袖、淺藍(lán)色牛仔褲，背著黑色雙肩包，“80后”的松弛感撲面而來(lái)。張潘是中國(guó)科學(xué)院理論物理研究所（以下簡(jiǎn)稱理論物理所）研究員。簡(jiǎn)單、隨性，是他的生活態(tài)度，也是對(duì)待科學(xué)研究的態(tài)度。張潘從事的統(tǒng)計(jì)物理研究，要從各種紛繁復(fù)雜的系統(tǒng)中找到最本質(zhì)的規(guī)律，而他要做的就是“化繁為簡(jiǎn)”，這剛好與他的性格契合。2021年，張潘與學(xué)生潘峰和陳珂旸提出新方法，在國(guó)際上首次對(duì)谷歌“懸鈴木”量子計(jì)算機(jī)進(jìn)行經(jīng)典模擬，并表明計(jì)算時(shí)間可由1萬(wàn)年縮短至數(shù)十秒。而這個(gè)方法就是復(fù)雜量子系統(tǒng)“化繁為簡(jiǎn)”的工具。該成果曾被認(rèn)為“瓦解了谷歌量子霸權(quán)”，獲得廣泛認(rèn)可，張潘也因此獲得了多項(xiàng)國(guó)內(nèi)外榮譽(yù)，受邀到各地作報(bào)告。喧囂之后，回到辦公室的張潘又沉浸到物理世界中，思考、伏案敲打代碼、與學(xué)生熱烈討論……挑戰(zhàn)谷歌量子霸權(quán)2019年，谷歌宣稱實(shí)現(xiàn)了“量子霸權(quán)”，即在一個(gè)特殊的計(jì)算問(wèn)題中展示了量子計(jì)算機(jī)具有超越所有經(jīng)典計(jì)算機(jī)的能力。谷歌2019年在《自然》發(fā)表的一篇論文中提出，一臺(tái)具有53個(gè)量子比特的“懸鈴木”量子計(jì)算機(jī)只用200秒就能完成“隨機(jī)量子線路采樣”問(wèn)題，而當(dāng)時(shí)排名世界第一的Summit超級(jí)計(jì)算機(jī)需要計(jì)算1萬(wàn)年才能解決這個(gè)問(wèn)題。這個(gè)在量子計(jì)算領(lǐng)域非常受關(guān)注的“量子優(yōu)越性”問(wèn)題，在谷歌之前從未實(shí)現(xiàn)過(guò)。因此“懸鈴木”量子計(jì)算機(jī)迅速引發(fā)全球關(guān)注。興奮之余，不少科學(xué)家思考：“懸鈴木”量子計(jì)算機(jī)真的可以完成經(jīng)典計(jì)算完成不了的任務(wù)嗎？于是，不同國(guó)家和領(lǐng)域的科學(xué)家對(duì)此發(fā)起了挑戰(zhàn)。然而，在隨機(jī)量子線路采樣問(wèn)題上，科學(xué)家提出的各種方案即使利用超算，計(jì)算時(shí)間也遠(yuǎn)超“懸鈴木”量子計(jì)算機(jī)?！坝袥](méi)有更好的算法幫助經(jīng)典計(jì)算機(jī)勝過(guò)“懸鈴木”量子計(jì)算機(jī)？”這是張潘腦中一直思考的問(wèn)題，因?yàn)槟壳斑€沒(méi)有任何證據(jù)證明更好的算法不存在。張潘與潘峰、陳珂旸提出了一個(gè)創(chuàng)新方法——稀疏態(tài)張量網(wǎng)絡(luò)方法。它可以讓上述隨機(jī)量子線路采樣問(wèn)題在經(jīng)典計(jì)算機(jī)上的計(jì)算效率比已有算法高出多個(gè)數(shù)量級(jí)，將超算的模擬計(jì)算時(shí)間由1萬(wàn)年縮短至數(shù)十秒，可以比“懸鈴木”量子計(jì)算機(jī)算得更快，而且能獲得更高保真度，從而真正解決隨機(jī)量子線路采樣問(wèn)題。能在眾多挑戰(zhàn)者中勝出，歸功于張潘多年來(lái)在張量網(wǎng)絡(luò)方法上的探索和積累?！皬埩烤W(wǎng)絡(luò)方法被認(rèn)為是21世紀(jì)的高維線性代數(shù)，是一個(gè)具有普遍意義的計(jì)算方法，我們?yōu)榱税l(fā)掘張量網(wǎng)絡(luò)方法的潛力做了很多嘗試和努力，提出了新的方法，并嘗試將其應(yīng)用于統(tǒng)計(jì)物理、機(jī)器學(xué)習(xí)、量子計(jì)算等不同領(lǐng)域?！睆埮苏f(shuō)。在復(fù)雜中尋找普遍規(guī)律同《中國(guó)科學(xué)報(bào)》再次談到“懸鈴木”量子計(jì)算機(jī)，張潘說(shuō)那些都是過(guò)去式了。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為目前已經(jīng)跨過(guò)用隨機(jī)量子線路展示量子優(yōu)越性的階段，到了解決有實(shí)際意義的問(wèn)題的時(shí)候了。張潘介紹，他的研究組目前在發(fā)展用張量網(wǎng)絡(luò)方法給量子計(jì)算機(jī)糾正錯(cuò)誤，希望幫助量子計(jì)算機(jī)提高準(zhǔn)確度，突破量子糾錯(cuò)的門檻。在張潘眼里，用擊敗量子計(jì)算機(jī)的方法幫助量子計(jì)算機(jī)糾錯(cuò)，是因?yàn)檫@些問(wèn)題本質(zhì)上非常相似。無(wú)論是“懸鈴木”采樣問(wèn)題、量子糾錯(cuò)問(wèn)題，還是物理中常見的水結(jié)冰相變問(wèn)題、人工智能生成模型中對(duì)自然語(yǔ)言的建模，背后都有共同的科學(xué)難題——多變量聯(lián)合分布概率?！皩?duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)，人們可能意識(shí)不到其背后隱藏的概率空間究竟有多龐大?！睆埮伺e例道，比如在人工智能領(lǐng)域，讓ChatGPT寫出李白的《靜夜思》，其20個(gè)字的排列順序就有300020種可能。又如一杯水中水分子狀態(tài)的分布規(guī)律也是無(wú)窮盡的。“直接列舉所有的可能性是不可能的，我們需要做的是想方設(shè)法掌握這些高維概率空間中的結(jié)構(gòu)、技巧和規(guī)律，探索是否有增強(qiáng)有效計(jì)算能力的方法。而好的方法可以同時(shí)被用于解決不同問(wèn)題。”張潘說(shuō)。無(wú)問(wèn)西東?自由探索如今，張潘所關(guān)心的人工智能、量子計(jì)算等領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈。但因?yàn)椤昂?jiǎn)單”的生活和工作模式，他幾乎沒(méi)有感到壓力，只關(guān)心解決問(wèn)題的本質(zhì)困難是什么、用什么方法可以解決。“我期望值比較低，當(dāng)時(shí)做不出來(lái)就放一放。其實(shí)大量想法和思路在實(shí)踐后發(fā)現(xiàn)做不出來(lái)，同一個(gè)思路行不通就過(guò)幾年再看，我不會(huì)有很大的挫敗感?！睆埮苏f(shuō)。他常常在深夜或清晨靈光閃現(xiàn)，興奮地把想法拋到研究組微信群供大家“評(píng)判”；組會(huì)上他不會(huì)安排固定會(huì)議流程，而是鼓勵(lì)學(xué)生聚焦最感興趣的問(wèn)題展開討論，有時(shí)一上午都意猶未盡。這種松弛感的養(yǎng)成，與張潘一直以來(lái)所處的環(huán)境有關(guān)。博士畢業(yè)后，張潘先后前往歐洲和美國(guó)的頂尖自旋玻璃理論研究組做科學(xué)研究，而后回到理論物理所。在他看來(lái)，這些科研機(jī)構(gòu)有一個(gè)共同特點(diǎn)，那就是不關(guān)心發(fā)表了多少論文，只關(guān)心如何讓一群富有熱情和進(jìn)取心的學(xué)者享受具體的課題研究。無(wú)問(wèn)西東，自由探索。多年來(lái)，張潘發(fā)表的論文、拿到的項(xiàng)目并不算多，但他爭(zhēng)取做到每個(gè)工作都“足夠有意思”。近些年，張潘越發(fā)覺(jué)得，能從學(xué)生身上學(xué)到很多?！拔?guī)W(xué)生沒(méi)什么太好的經(jīng)驗(yàn)，主要是學(xué)生比較優(yōu)秀，他們的自驅(qū)力很強(qiáng)。”張潘說(shuō)，通常學(xué)生就是合作者，他們積極探索新的問(wèn)題，有自己的思考方式，在討論中會(huì)激發(fā)許多靈感。人工智能與量子計(jì)算正迅猛發(fā)展，猶如一股強(qiáng)勁的“東風(fēng)”，為科研領(lǐng)域帶來(lái)了前所未有的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。張潘為自己能借著這股“東風(fēng)”做一些工作感到幸運(yùn)。（原載于《中國(guó)科學(xué)報(bào)》?2024-10-09?第4版?綜合）