2020年，北京大學王選青年學者獎勵基金設立全國性科技獎項“王選杰出青年學者獎”。每年由北京大學、中國計算機學會和中國工業(yè)與應用數(shù)學學會聯(lián)合評選出在計算機和應用數(shù)學領域中自主創(chuàng)新和應用成果極為突出的杰出青年學者各一名，迄今為止該獎項已評出三屆獲獎者。

2023年7月，2021、2022年度王選杰出青年學者獎頒獎典禮在北京大學百周年紀念講堂李瑩廳舉行。中國科學院計算技術研究所孫曉明研究員憑借在解決量子算法復雜性和密碼協(xié)議復雜性中的理論難題等方面的貢獻，成為2021年度王選杰出青年學者獎獲得者。

2021、2022年度王選杰出青年學者獎頒獎現(xiàn)場（左四為孫曉明）

走進中國科學院計算所8樓孫曉明的辦公室，感覺進入了書本的海洋，左右兩側靠墻邊高高的書架上放滿了書籍，兩張辦公桌子上也全是書籍，最顯眼的就是一進門正前方的一塊寫滿數(shù)學公式的白板。孫曉明笑著告訴記者：“我和學生們會經常就一些數(shù)學問題探討，這些都是討論的時候寫的。”

孫曉明辦公室一角

踏入量子計算這片“新大陸”

孫曉明出生于山東青島，從小就對數(shù)學感興趣，尤其喜歡求解密密麻麻的方程式，對他來說解開一道題是最開心的事情。由于高中時期參加國際數(shù)學奧林匹克競賽（IMO）獲得金牌，孫曉明高中畢業(yè)直接保送清華大學計算機系。大四的時候，導師馬少平教授發(fā)現(xiàn)孫曉明的數(shù)學基礎非常扎實，就推薦他去應明生教授團隊學習，這是孫曉明第一次接觸到量子計算這個新興領域，至今孫曉明在這個領域開展研究已有23年了。孫曉明興奮地說：“十分感謝馬教授的推薦，讓我能有機會在應教授的團隊里學習，是應教授引領我走入量子計算這個全新的領域，研一的時候應教授又推薦我前往香港城市大學繼續(xù)深入學習。”

2002年，在清華大學計算機系攻讀博士的孫曉明，因為數(shù)學能力極為突出，前往香港城市大學交流深造。孫曉明告訴記者，在香港城市大學，他又遇到了他學生生涯中另外兩位重要的老師，“一位是在算法博弈論領域做出重要貢獻的鄧小鐵教授，當時鄧教授就職在香港城市大學，目前是北京大學前沿計算研究中心的講席教授。另一位是圖靈獎唯一一位華人獲得者姚期智教授，也是我后來的博士論文導師。”

孫曉明辦公室一側的書架

孫曉明表示自己非常的幸運，一路走來遇到了很多有知遇之恩的老師，他們傾囊相授、授業(yè)解惑、因材施教，無私地支持和引導他，使他能夠充分發(fā)揮自己的優(yōu)勢。這些老師不僅教授知識，更傳授為人之道。“我希望我也可以具備老師們這些優(yōu)秀的品質，做一名好老師。姚期智教授是我的博士論文導師，姚老師的研究領域非常廣泛，包括量子計算、計算復雜性、密碼學、通信復雜性以及計算幾何等，并且在每個領域都作出了具有突破性的杰出成果，我非常地崇敬。”

2005年，孫曉明博士畢業(yè)后留在清華工作，幫助姚期智教授創(chuàng)立了著名的清華“姚班”，那時孫曉明不僅要上課，而且要參與日常的教學管理工作。“協(xié)助姚老師創(chuàng)立‘姚班’的幾年時間，在姚老師身邊耳濡目染，積累了很多教學的經驗。到今天我都很喜歡給本科生上課，課后會跟姚老師當年一樣，給一些學有余力的學生留一些課后思考題，并非常喜歡課下跟他們一起探討問題。”

孫曉明在辦公室

始于興趣 久于堅持 立于創(chuàng)新

談到如何面對科研中遇到的難題以及瓶頸時， 孫曉明笑著說：“理論計算機這個領域，解決問題的時間都是以年為單位的，有的時候一個數(shù)學問題，半年也沒有什么頭緒，一年也沒什么大的進展，如果不是真的對這個問題感興趣，通常是堅持不下來的，所以首先是要有興趣。有興趣就會去深入鉆研、主動并自覺地思考這個問題，閱讀一些文獻或者看到同行做了一些相關研究，可能就有靈感產生，嘗試著看能否應用于自己的問題上，這些都是自然而然的。有了對科學問題的興趣，自然不會輕易放棄。這就是第二點，要堅持不懈。”但是孫曉明也坦言，在學術風格上，于他來說，是問題驅動研究，“哪些數(shù)學問題能引起我的興趣，我就會去進行鉆研。一些問題好幾年都沒有解決掉，我也會放一放，換個方向，換個課題去鉆研，也不會抱著不放，死鉆牛角尖”。

孫曉明在辦公室工作

孫曉明強調，除了有興趣、堅持不懈這兩點外，具備創(chuàng)新能力也是很重要的。“如果沒有創(chuàng)新能力，一些難題是很難突破的”。孫曉明告訴記者，去年在王選杰出青年學者獎頒獎典禮上，聽陳堃銶先生回憶王選先生當年研制激光照排系統(tǒng)過程中一些細節(jié)的時候，就被深深地震撼到了。“陳老師提到當時要攻克漢字信息壓縮這個難題，當時計算機的存儲量極小，要將巨大的漢字信息存入其中，還要檢查是否存儲正確是非常困難的。因為當時的計算機沒有顯示屏，在如此艱苦的環(huán)境下，王老師竟然想到了用‘輪廓+參數(shù)’這樣的數(shù)學方法，使得漢字信息被大大壓縮并成功存進了計算機。這驚人的創(chuàng)新能力和堅忍不拔的精神，真是太令人欽佩了。”

從2011年至今，孫曉明一直在中國科學院計算所工作，目前擔任中國科學院計算所量子計算與算法理論實驗室主任，主要研究領域為算法與計算復雜性、量子計算等。2011年入選首批基金委優(yōu)青、首批萬人計劃青年拔尖人才，2013年曾獲中國密碼學會優(yōu)秀青年獎。目前擔任中國計算機學會理論計算機科學專委會主任，還擔任《中國科學:信息科學》《軟件學報》《計算機研究與發(fā)展》《Information and Computation》《JCST》《FCS》等雜志的編委。

孫曉明所在的中國科學院計算所量子計算與算法理論實驗室

孫曉明告訴記者：“‘科研為國分憂，創(chuàng)新與民造福’是計算所的核心價值觀，我覺得王選先生的事跡就是這句話的一個完美詮釋。我希望未來也可以像王選老師一樣，不斷勇于創(chuàng)新，將科研成果真正轉化為具有社會經濟價值的產品，為民造福。”

量子計算需要更多的“探險家”

“量子計算一直以來都是科技領域的熱門話題，它被譽為是21世紀最具顛覆性的技術之一。盡管量子計算已取得了顯著進展，但實現(xiàn)通用量子計算機仍面臨許多挑戰(zhàn)，如提高量子比特數(shù)量和穩(wěn)定性、降低噪聲和失真等” ，孫曉明告訴記者：“量子計算目前就像一塊新大陸，有很多‘金礦’有待發(fā)掘。”

談起自己未來的研究重點，孫曉明興奮地表示今后他將會在兩個方面繼續(xù)進行研究。“量子計算是一門交叉的新興學科，基于量子力學的特性，有可能對計算能力帶來顛覆性改變，但是想要比經典計算機有速度上的大幅提升，就必須有新的量子算法進行配合。” 孫曉明表示會繼續(xù)在算法理論上深耕：“1994年，在量子算法研究領域，大整數(shù)質因數(shù)分解的Shor算法，一個最具里程碑式意義的量子算法誕生了，這種算法比目前最好的經典計算機分解質因數(shù)有指數(shù)量級的加速，可以用來破解RSA公鑰密碼，對經典密碼安全構成潛在的威脅。未來我們希望能夠找到像Shor算法一樣具有重要理論意義和實用價值的量子算法。”

除此之外，孫曉明還計劃嘗試進行量子算法的線路優(yōu)化研究，“由于當前量子硬件設備的局限，對其所運行的比特數(shù)、電路深度等要求都非常高。據(jù)估計量子比特數(shù)要達到100萬量子比特才可以運行Shor量子算法來破解2048位的RSA密碼，盡管目前已經可以做到上百量子比特，但是還遠遠達不到上述要求。因此，我們希望能夠嘗試進行量子算法線路的優(yōu)化，來盡量縮小這種差距。就像當年王選老師的工作一樣，用他獨創(chuàng)的數(shù)學方法，將上千兆的漢字信息進行壓縮，存入了僅有幾兆內存的計算機里”。孫曉明表示如果能夠將量子線路進行壓縮，那將是一個極具影響力的創(chuàng)新，尤其是在未來五到十年間，可能會產生巨大的價值。

談到量子計算領域發(fā)展的瓶頸，孫曉明告訴記者，目前國內在量子計算領域的科研工作者十分稀缺，人才是制約量子計算領域發(fā)展的最大瓶頸。“量子計算是一個新大陸，目前國內教材少，老師少，愿意做量子計算研究的學生也少，能開這門課的學校更是屈指可數(shù)。”為此孫曉明與其他5位同行一起耗時三年翻譯了該領域經典教材《量子計算與量子信息》，“這本書是量子計算的入門書籍，只要有線性代數(shù)和計算機的基礎，就能看懂這本書，希望推薦給對量子計算感興趣的計算機同行們”。

孫曉明與多位同行一起耗時三年翻譯了經典教材《量子計算與量子信息》

作為國內量子計算這塊新大陸的先行者、探險家，孫曉明還有很長的路要走，量子計算未來潛能無限，希望更多計算機領域的年輕人和專家學者一起關注量子計算領域的發(fā)展，共同推動量子計算方向的交叉合作，與孫曉明一起創(chuàng)新開拓“量子計算”的新大陸。

學者簡介

孫曉明，中國科學院計算技術研究所研究員，量子計算與算法理論實驗室主任，國家杰出青年科學基金獲得者。主要研究領域為算法與計算復雜性、量子計算等，曾獲王選杰出青年學者獎等，入選首批基金委優(yōu)青、首批萬人計劃青年拔尖人才，目前擔任中國計算機學會理論計算機科學專委會主任。

王選杰出青年學者獎介紹：

北京大學王選青年學者獎勵基金由王選夫人陳堃銶教授于2008年12月代表北京大學王選計算機研究所（原北京大學計算機科學技術研究所）捐贈基金設立。之后，王選所碩士研究生劉振飛校友連續(xù)多年捐資注入本基金，是北大最早的針對青年學者所設的獎勵基金。該基金下設“北京大學王選青年學者獎”，多年來獎勵了北大一批在教學崗位和科研工作中作出重要貢獻并具有巨大發(fā)展?jié)摿Φ那嗄杲處煛?/span>

王選院士作為推動中國漢字和印刷技術邁入計算機時代的開拓者，是新時代知識分子的杰出代表和自主創(chuàng)新精神的楷模，他的崇高品格與精神風范值得永遠銘記。為更好地紀念王選院士，發(fā)揚他堅持創(chuàng)新的科學精神和扶植新秀的高尚情懷，推動中國科技創(chuàng)新事業(yè)發(fā)展，擴大王選青年學者獎勵基金的影響力，2020年，北京大學王選青年學者獎勵基金決定增設全國性科技獎項“王選杰出青年學者獎”。該獎項實行推薦制，不受理個人（或單位）的申請或自薦，每年組織評選一次。候選者應滿足以下條件：熱愛祖國，有良好的社會公德和高尚的職業(yè)道德；在科研工作中作出重要貢獻并具有巨大發(fā)展?jié)摿Γ蛘咂淇蒲谐晒玫街匾獞没蛴兄匾獞们熬埃荒挲g在45歲以下的中國公民。每年由北京大學、中國計算機學會和中國工業(yè)與應用數(shù)學學會聯(lián)合評選出在計算機和應用數(shù)學領域中自主創(chuàng)新和應用成果極為突出的杰出青年學者各一名，每人一次性獎勵人民幣50萬元。

為開展好王選杰出青年學者獎的相關工作，確保該獎項的公正性、獨立性和權威性，特設立王選杰出青年學者獎管理委員會、學術委員會、提名委員會及秘書處，學術委員會和提名委員會由數(shù)學、計算機理論與應用領域的著名專家擔任，負責獎項的提名和評審工作，對候選人進行評議、表決后上報管理委員會審定。如當年度無合適人選，名額可空缺。