“数学新力量 奋进正青春”---系列（十七）王元龙：未知的可能性深深吸引着我

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“数学新力量 奋进正青春”---系列（十七）王元龙：未知的可能性深深吸引着我

中国科学院数学与系统科学研究院 2024-01-18 13:09 发表于北京



“解决有价值的科学问题会比较有成就感。”王元龙形容自己数学研究的方式是穷举法，不断地尝试、不断地调整，直到看到希望。

看似笨拙的努力，实则暗自蓄能，等待迸发。

王元龙总会被各种各样有价值的问题所吸引，他坦承，思考的过程很辛苦，但也很享受。“不要瞄准最终的荣誉去做研究。感觉自己天生是适合吃这口饭的，不断地强化这种想法。”

2022 年 3 月，王元龙被聘为中国科学院数学与系统科学研究院（以下简称数学院）副研究员，他希望作出更多有重要意义的成果。

“被命运安排的选择”

王元龙是非典型东北人，稍显腼腆的外表下暗藏一颗外向的心。

他从事的研究方向是量子控制，这是“命运安排”与个人兴趣结合的结果。机缘巧合，大学时，王元龙被录取到东北大学最优势的专业之一自动化。

“虽然我并没有抵触这个专业，但也没有特别热爱。”王元龙回忆，本科期间，他学习了电机、电路等工程课程，他认为，这与基础数学的研究相比更为实际和复杂，比如进行工程研究时，需要考虑许多实际因素，如材料性能、长时间运行的影响以及产品的性价比等。

相比之下，基础数学的研究更为简洁和抽象，一支笔、一张纸，自由开展研究。“在纸上天马行空的演算，得到的最终结果很漂亮。”

在中学时，王元龙最喜欢的就是数学，梦想是成为一名数学家。

对于大学里学习的传统经典的控制，他并非十分感兴趣，而是更喜欢量子力学、偏数学物理的内容，朋友建议他了解量子控制方向。“对数学物理要求更高，对我的口味。”这一领域深深吸引了他，王元龙在考研时作出了改变，最终考上了浙江大学并从事量子控制方向。

做最前沿的研究

量子力学创立以后，科学家就把量子力学和经典信息论结合起来，诞生了量子信息学科，量子通信、量子计算和量子传感等领域都是量子信息学科的应用。目前这些应用仍在发展，未来存在着许多可能性。

未知的可能性，深深吸引着王元龙。

“其中，量子计算是最为引人注目的。各大公司如谷歌和 IBM 都在进行量子计算的研究。量子计算利用量子力学的原理在量子系统上进行计算，其速度可能比现有的经典计算机快得多。这为解决许多数学问题和实际问题提供了新的可能性，这些问题在经典计算机上可能需要很长时间才能解决，但在量子计算机上可能在很短的时间内就能解决。” 王元龙说。

王元龙娓娓道来，计算能力被认为是生产力的一种形式，量子计算的应用可能会对社会和经济产生深远的影响。正因为如此，世界各国政府都对量子计算投入了大量资金。然而，实现量子计算还需要很长时间的努力，可能需要几十年甚至更久。在这个过程中，我们需要发展对微观量子系统的操控能力，并建立一套完整的理论和实验体系来指导我们实现这一目标。

在研究生期间，王元龙确定了量子系统辨识与参数估计研究，并将其作为奋斗一生的研究方向。这是量子计算未来应用前，最底层和最前端的那类研究。

“如果你想控制一个物理系统，首先需要对它有深入的了解。这涉及到了解系统的结构，以及一些关键参数的准确数值。这些任务就是系统辨识或参数估计的工作内容。”王元龙致力于研究如何设计性能更出色的算法，以更高的精度和效率来估计这些关键参数。

科学家们从物理、自动化、材料等不同的领域研究同一问题，王元龙痴迷于数学角度，他关心公式的来源，满足什么样的数学条件，如何精细地刻画、表达，并进行严谨的论证。

交流合作碰撞火花

王元龙的成长并不算快。

导师董道毅对他的学术生涯产生了重要影响。王元龙是董道毅的第一位学生，从研究生毕业后，王元龙跟董道毅来到澳大利亚读博士，六年的“师徒”生涯中，在几乎前五年的时间里，王元龙的每篇论文至少修改四五遍，“起初，最后的发表的版本与我一开始写的没有多少重复的内容。”王元龙非常感谢导师董道毅的耐心，“每一遍修改都是密密麻麻的，其实直接重新写一遍对他更节省时间，但他仍然不厌其烦地修改，在这个过程中，我逐渐学会了写论文。”

直到博士第三年即将毕业时，王元龙达到了可以“出师”独立写文章的水平，“这个过程漫长痛苦，但必不可少。”他的博士毕业论文被评为新南威尔士大学优秀博士论文，他还获得了澳大利亚与新西兰控制会议优秀学生论文奖、量子科学、工程与技术会议最佳海报奖。

在澳大利亚读书工作，开拓眼界，了解了更广阔的世界，一待就是六年，文化差异、学术碰撞，让王元龙受益匪浅。

“导师告诉我做研究、找问题、写文章都要和别人交流，要合作就不能太内向，需要走出去，有一定的表达能力和社交能力。”王元龙笑称，某种程度上，导师激发了他“东北人的潜质”。

“交叉学科非常强调合作，找到合适的合作伙伴，取长补短，效率特别高。”早在硕士期间，王元龙就结识了中国科学技术大学的研究生侯志博（现中国科学技术大学特任教授）。二人同行，兴趣相投、各骋所长，合作至今，在量子态和过程估计方面取得了一系列理论与实验相结合的研究成果。

2022 年 3 月，王元龙加入数学院，被聘为副研究员。在王元龙心中，中国科学院系统控制重点实验室属于领域内顶尖的研究机构之一，当时他抱着试一试的态度投简历、面试，“能够入职数学院很幸运。”王元龙说。

他一如既往地思考和努力，逐渐有一些收获。他和合作者提出了一种新的探测器层析方法。

探测器层析是校准量子系统设备及进行量子科研任务的基本技术。他们给出了二阶段估计算法的计算复杂度和误差上界，并研究了对相干输入态的优化。利用数值仿真与量子光学实验结果证实了算法的有效性。

来到数学院之后，让王元龙惊喜地是，这里有着浓厚的学术交流氛围，“每周二、周四有下午茶，‘四面八方’的方向，不同背景的同行尽情地畅聊。”王元龙期待，未来能够更多的参与交流，碰撞出有重要意义的成果。

来源：中国科学院数学与系统科学研究院