弗朗克·维尔切克（Frank Wilczek），李政道研究所所长，诺贝尔物理学奖得主，美国国家科学院院士，美国艺术与科学学院院士，荷兰皇家艺术与科学院外籍院士，瑞典皇家科学院外籍院士……

30日上午，这位诺奖得主和“四院院士”，就将在2018浦江创新论坛开幕式上作大会演讲。他不仅堪称今年浦江论坛的“最强大脑”，而且正用量子计算研发“最强大脑”。

与李政道一样保持活跃状态

维尔切克是美国著名理论物理学家，因在夸克粒子理论方面取得的成就，2004年获得诺贝尔物理学奖。他是国际物理学界公认的一位学术领袖，近年来带领团队，在量子计算、凝聚态物理、粒子物理等多个领域取得了非常前沿的进展。因此，现年92岁的华人诺贝尔物理学奖得主李政道，推荐维尔切克担任以自己名字命名的研究所首任所长。维尔切克欣然应允，聘期为5年。

“李先生是位传奇式的人物，如今依旧保持活跃的状态。1957年，三十而立的李政道和杨振宁获得了诺贝尔奖，至今仍是最年轻的诺贝尔奖获得者之一。” 维尔切克说，“去年我们在美国旧金山相聚，一同漫步并回味珍藏的记忆。尽管由于旅途出行不便，李先生无法与我们同在李政道研究所建设现场，但是他非常关心李政道研究所的发展，并为此出谋划策。”

眼下，距离维尔切克出任李所所长正好一年左右。就在两个月前，李政道研究所在张江科学城正式开建暗物质与中微子、实验室天体物理、拓扑超导量子计算三大实验平台。经这位外籍所长多方联络，已邀请17位国际顶尖的物理和天文学家，组成李政道研究所国际咨询委员会，谋划李所建设与发展。按计划，国家、上海市与上海交大正合力将“李所”打造成为世界知名的重大原始创新策源地、全球向往的顶尖科学精英集聚地、面向未来的中国青年才俊历练地。全所总建筑面积约5.6万平方米，预计2020年6月完成基建。

在维尔切克的主攻方向上，李政道研究所将研究晶体管神经网络，通过模拟人类大脑，力争开发出新一代人工智能系统。维尔切克将其称为“大脑物理学”研究：尽管传统计算机的基本元件——晶体管排列结构已很成熟，可以完成高速运算，却不具备学习能力；与之不同的是，晶体管神经网络能根据输入信息而改变链路方向，就像人脑那样不断进行自学习。李所计划开展这个方向的研究，将统计力学、流体力学等物理学分支与计算科学结合，希望在AI基础研究上取得突破。

“科艺结合”形成量子计算态

维尔切克告诉解放日报·上观新闻记者，“李政道研究所的几大研究方向广泛地反映了李政道先生的科研兴趣。其中包括如何利用量子理论构建增强型通讯网络，以及更强大的计算机——我们将致力于研究诸多重要的科学问题。”此外同时，维尔切克也与上海交通大学合作建立维尔切克研究中心，研发“深得量子力学精髓”的量子计算机。

“二维材料内部有一些特殊的粒子，叫作‘任意子’，它们能组成一条条‘世界线’。我们可以像编辫子那样‘编织’这些线，进行量子计算。”维尔切克表示，这不是科幻。对二维材料中任意子的研究，有望催生以“拓扑量子计算”为基础的量子计算机。

在研究几何图形“连续形变而保持不变”性质的拓扑学中，面包圈和咖啡杯的结构其实是一样的：面包圈可以经过一系列形变成为咖啡杯，面包圈的那个洞就变成了咖啡杯把手的那个洞。利用“任意子”及其组成的“世界线”拓扑结构，拓扑量子计算可以包容很多计算错误，因为比较小的错误不会改变拓扑结构。维尔切克认为，这种容错机制，有望为量子计算机带来强大的计算能力。“任意子还有各种‘颜色’（量子状态），我们能用它们编织出一条条美丽的辫子。”

不难发现，维尔切克也与李政道一样，具有科学与艺术完美结合的思维方式。事实上，今年“李政道科学与艺术工作坊”的科艺作品主题——“时间反演”，就是维尔切克教授选定的。

这位科学家鼓励艺术家通过特有的艺术方式表达对“时间反演”的科学理解，“我们在实践之河中飘荡，河水带着我们无可阻挡地向前流动；但在想象的空间中，我们可以令时间之河倒流。”他还特别提到了对艺术家的期待，“那种景象是神奇和美丽无比的，可以让我们深入洞察世界之妙——让艺术家们也拥有这样的机会吧。”