最新一屆青橙獎得主，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《物理評論快報》，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。

在青橙獎的官方介紹中，他的獲獎理由是——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”。

陳明城一直同時在量子力學(xué)的基礎(chǔ)理論和實(shí)驗(yàn)兩個方面開展工作。

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”。

很長一段時間里，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，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”。

這個結(jié)果，引發(fā)廣泛討論。美國物理學(xué)會Physics網(wǎng)站和Nature分別邀請國際專家撰寫了相關(guān)Viewpoint和News & Views評論文章。

此外，針對另一個更基本的數(shù)學(xué)對象——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，其中一個我們熟悉的是鴿籠原理(抽屜原理)，當(dāng)我們將三個物體放進(jìn)兩個盒子中，必然有一個盒子中的物體數(shù)量是大于1。

陳明城的一個工作是對單個光量子進(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個光子通過2個通道，結(jié)果每個通道中的光子數(shù)都不大于1。

這個結(jié)果動搖了一直以來對自然計(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。

另外一個令人矚目的成果，是在九章和祖沖之二號量子計(jì)算原型機(jī)上通過經(jīng)典困難的量子采樣打敗了超級計(jì)算機(jī)。

2020年12月4日，潘建偉團(tuán)隊(duì)構(gòu)建的76個光子的量子計(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，“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。

這也意味著中國成為了全球第二個實(shí)現(xiàn)“量子優(yōu)越性”的國家，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”。

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”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)相對整個團(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)域國際領(lǐng)先團(tuán)隊(duì)之一。

潘建偉院士則是國際上量子信息實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域的開拓者和先驅(qū)之一，回國后帶領(lǐng)著中國量子研究躋身于世界第一方陣。今年諾貝爾物理學(xué)獎得主之一安東·塞林格的學(xué)術(shù)成果中，就有潘建偉的貢獻(xiàn)：

頒獎委員會提到的安東·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，頒獎委員會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科學(xué)家獨(dú)立開展的研究工作。

“如果不是在這個大團(tuán)隊(duì)里面，那我可能就不會走得這么順利吧。”陳明城這樣對我們說。

不愛寫論文，沒想過出國

能在量子力學(xué)之路上走到現(xiàn)在，陳明城還提到了一個關(guān)鍵詞：興趣。

而這份熱愛，最早可以追溯到他的高中時期。

中學(xué)時，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，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，每個系統(tǒng)看起來都不一樣。

老師向我介紹了光子這個概念，光子有很多有趣的性質(zhì)，講起來感覺特別簡單，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)有著簡潔優(yōu)美的美感：

它是一個很簡單的線性代數(shù)系統(tǒng)，在這些很簡單、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”需要兩個房間的復(fù)雜裝置，但是它做的事情是一個數(shù)學(xué)上很純粹又很困難的量子采樣問題。

對于他純粹的學(xué)術(shù)精神，導(dǎo)師陸朝陽教授給予了陳明城很高的評價：

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)者競爭激烈的大環(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”，“寫了也不會對別人有大幫助”。

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，就可能會對某些人有幫助。

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)在的他會主動寫論文，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 ，沒有想過出國一是由于自己英語不太好，可能會不適應(yīng)國外環(huán)境。

第二，也是最重要的，是國內(nèi)的科研環(huán)境越來越有競爭力，自己所處的潘建偉團(tuán)隊(duì)也有著超強(qiáng)的科研實(shí)力，出不出國區(qū)別并不大。

是個社恐，喜歡看武俠

而事實(shí)上，陳明城對科研的純粹追求，也影響了他對待生活的態(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?rdquo;了。

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，也會發(fā)現(xiàn)，他的回答總是非常簡短，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。

偶爾吃飯間隙會看看武俠劇，是個金庸迷，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)師陸朝陽對他的評價中所說：我在學(xué)術(shù)報告結(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。