【2024年06月26日訊】（記者徐曼沅洛杉磯報導）金絲框眼鏡、白色短袖上衣和短褲，28歲的黃信元（Hsin-Yuan Huang）穿著打扮和校園裡的大多數理工學生沒兩樣；但今年從加州理工學院（Caltech）博士班畢業並榮獲「克勞澤獎」（Clauser Prize）後，黃信元在諸多就業邀請中選擇留校任教，在愛因斯坦、奧本海默、費曼等物理學教授工作過的地方，繼續量子與人工智能（AI）交叉領域的研究工作。
量子物理和人工智能
「克勞澤獎」是加州理工學院畢業生的最佳論文獎，也是Caltech對新進科研者的最高認可。黃信元的博士論文題目為「量子宇宙中的學習」（Learning in the Quantum Universe），探索量子物理和人工智能交叉領域應用的可能性，研究成果有機會推翻人們既有認知的古典物理學（classical physics），亦有望為未來計算機技術和人工智能發展帶來革命性突破。
黃信元解釋：「雖然日常生活中的現象可以通過經典物理學描述，但量子力學才是背後的基本規律。我的研究目標是理解不同實體在學習時的差異。」例如人類、普通電腦、量子電腦的學習差異為何，並探討量子電腦（Quantum computer）更有效廣泛應用的可能性。
在台灣求學時期，黃信元即已接觸人工智能領域的研究。他師從台大林智仁教授，在其指導下接觸機器學習和人工智能，也就是現在非常流行的ChatGPT原型。但黃信元當時發現基於轉換器的生成式訓練模型有其瓶頸，於是轉入理論物理學研究。
眾多聘任邀約 獨鍾留校深耕
對於黃信元而言，提出「好問題」是做出好研究的關鍵。他發現，台灣學生多半習慣於解決「已有的問題」，而不是去發現問題；他認為「提出好問題」和「解決問題」同樣重要，因為研究的關鍵在於提出前人未曾探索的領域，而非在已知的基礎上錦上添花。
黃信元鼓勵學生要培養主動提問和探索的能力，而不是單純等待指導教授分配任務，因為只要問題本身具有價值，就有機會成為令人興奮的發現。他的研究成果引起眾多頂尖學府和知名科技公司的注意，攻讀博士的最後一年，黃信元收到多所知名大學教職工作的邀請，也吸引許多科技產業邀請他加入研究團隊。
黃信元最終選擇擔任Caltech助理教授，在量子物理和人工智慧交叉領域深耕。這所學府提供了理想環境，儘管未來研究的路程很漫長，但他侃侃而談，期待物理學能對世界產生更多貢獻。
「克勞澤獎」由克勞澤家族設立，其家族成員約翰·克勞澤（John Clauser）於2022年獲得諾貝爾物理學獎。這個獎項每年頒給在論文研究上有創新貢獻的Caltech博士生，以表彰具有開創性和影響力的年輕學者。黃信元對自己獲獎未有太多雀躍，更多的是對指導教授約翰·普雷斯基爾（John Preskill）的感謝。
黃信元說：「我的導師打造了一片園地，讓不同背景的研究者自由交流想法。他非常注重促進學生、博士後之間的互動，鼓勵大家自主發想新概念。這種環境常常能產生導師本人都沒想到的新思路。」普雷斯基爾所創立的量子信息與物質研究所（IQIM）是學界頂尖的研究團隊，而要建立這樣的研究平台並不容易。黃信元希望未來建立自己的研究團隊時，也能維持這種氛圍，讓成員們盡情「頭腦風暴」、探索新想法。
黃信元認為，當前學界缺乏堅實的理論基礎來支持量子計算機對AI發展的潛在影響。因此，他計劃在未來幾年內致力於建立這樣的理論基礎。他對量子計算的前景充滿信心，因為發展大規模量子電腦本身就是一個探索基礎物理的過程。
展望未來研究成果：兩種可能
目前學界假設量子力學在任何範疇都是正確的，但在極其複雜的量子糾纏狀態下，這一假設還未被驗證。量子計算機需要在人們從未實現過的範疇內運作，這也將挑戰目前人類對量子力學的理解。
黃信元解釋，他的研究將可能出現兩種結果：一是發現現有物理法則在某些極端條件下的局限性，另一種是成功開發出功能強大的量子計算機。前者可能改變既有的物理學理論，後者則將解決普通電腦過於耗電的問題；無論哪種結果，都將是科學史上的重大突破。
2019年，Google的量子電腦首次展現了在某些特定問題上超越普通計算機的能力，黃信元希望探索量子計算機可以結合機器學習的概念，以此發現新的物理現象和科學規律。雖然這些理論研究非常前沿，短期內亦不會有明顯的實際應用，但黃信元認為在未來二三十年後將產生重大影響。
他進一步說明：「我們想了解量子電腦在觀察和學習世界時，能否比傳統電腦學習得更快、更好；我們還研究了實驗科學家進行實驗的過程，這本質上也是一個學習過程。我們試圖用機器學習的理論來理解這個過程，探索如何讓人類更快地學習和理解這個世界。」
黃信元的理論研究，已開始被實驗科學家應用，他希望通過新的設計來幫助實驗科學家更有效地進行實驗。◇
