英才计划之天幕 繁星璀璨之我们

令人着迷的量子计算

初中阶段，我参加了很多STEM、数学建模、科技论文比赛，对科学产生了浓厚的兴趣。最初申报英才计划时，我希望可以延续之前一直在做的事情，让自己的科学素养与视野提升到一个新的高度。非常荣幸，我成功加入了英才计划，跟随杨超导师学习量子计算。一开始，我对量子计算的认识是很浅薄的，脑子里一方面是“量子速读”这样的噱头，另一方面是九章量子计算机这样的国之重器。但是，当时导师介绍的一个内容让我特别感兴趣，那就是在IBM的平台上可以做形象化的composer编程，非常像谱曲，由于我个人很喜欢弹钢琴，当即就对量子计算产生了感性上的好感。

随后，我就开始了具体的学习，渐渐看到了量子计算的广阔领域。线性代数是量子计算的运行规则，Python是量子计算的表达语言，量子力学是它独特的根本原理。其中，最主要的就是量子纠缠、量子叠加和量子干涉3个内容，量子纠缠可以使不同的量子位发生关系，量子叠加是量子计算具有超大计算能力的原因，而量子干涉赋予了量子计算噪声等特点。在了解这些知识后，我对这个领域开始有了实际的感受，像是隐隐窥见了洋面下的冰山，其理论之深厚、未来应用之广阔，远远超出了我的想象，这一发现让我非常震撼，觉得自己正在从事一项伟大的事业。

星光不负赶路人

到了6月，很多同学的课题都已经有了雏形，但我的课题还有点摸不着边，心里非常焦灼。所幸每每翻看到前期所做的笔记，总能感觉得到自己的成长与蜕变，心也随之安定下来。在这样的期盼中，我终于定下了研究课题——Grover算法。7月，导师就Grover算法和我进行了一次线上交流，讲授了其定性的原理：Grover是一个搜索性算法，可以从很多情况中大海捞针，找出我们需要的解。首先，s是所有解的均匀叠加态，x是所求解。然后，反复使用Oracle矩阵与Diffucer矩阵，使s翻转。最后，重复k次后，s会非常接近目标解。

但是，对于Oracle矩阵是什么，Diffucer矩阵是什么，还是不清楚，因此，我计划在8月消化一下相关知识，并制订了关于定性定量分析的学习计划，没想到竟然有些消化不良。到了9月，我告诉自己不能再这样下去了，因为我非常想拥有一个属于自己的量子程序，于是我奋起直追，利用各种平台进行学习。那段时间，我总是打扰我的导师，去B站看一些解读，去编程网站学习，尝试过VS code的Q语言（但是不太兼容），也与学校的责任教师沟通过，向信息技术教师了解过经典算法，向英语教师请教过数学内容翻译相关的问题。

终于，量变促成了质变。我迎来了与导师的第二次线上交流，交流中导师讲述了Grover的定量分析，一下子整个人都通透了。其实，之前曾怀疑过自己的努力到底有没有用处，因为自学并没有帮助我弄明白整个程序，但是在第二次交流会上，我惊喜地发现自己竟然很容易地听懂了导师的讲述，明白了Oracle矩阵与Diffucer矩阵的代数本质。星光不负赶路人，就这样，我绘制出了自己的量子电路图。

理解了Grover算法后，我就开始研究如何应用它，最后想到了升降舞台。升降舞台可以给表演带来更好的观感，但目前在还原这些舞台时，大部分都是由人工逐个控制，速度慢、精度低。因此，我设想用量子纠缠，将1个小舞台与其上下左右的小舞台状态联动，比如12变化的时候，11、13、4、20都会变化，有点像关灯游戏。然后，引入Grover量子算法，就可以计算出按键最少且能使所有舞台降下的按键组合。

后期，我参加了一系列的比赛与论坛，这是积极而纯粹地投身于课题研究后，自然而然就会有的经历。

时光短暂但影响深远

英才计划是一片自由成长的沃土，在这里，没有人会给你制订硬性的要求，甚至最后都不会要求你必须完成课题，一切都要靠我们自主自觉的探索精神。这是一片自由的原野，我们需要自律自主，插根大地，汲取营养，在天空下茁壮成长。在这个过程中，导师是一座仰之弥高、钻之弥坚的学术高峰，能学到多少，取决于我们积极与导师沟通的热望。有时纠结了好几个星期的问题，导师一句话就可以将我点醒。

同时，英才计划还让我收获到了真学术的钻研精神。之前也做过很多课题，社科的、探究的、建模的，有时数据实在做不出来了，还可以引用公共平台发表的数据。但是，在量子计算这个领域，一切都方兴未艾，资料很少，我必须克服种种困难将数据做出来，这一经历将持续对我的人生产生深远的影响。关于大学专业，这次课题给了我更多的选择空间，未来可能会选择金融数学或计算机金融系。

生活不仅仅有课内的学业与日常的生活，还有量子的世界和星辰大海。这是一份情怀与梦想，将让我永远保持热爱与希望。对于英才计划，我由衷感谢，是它让我在高中阶段获得了一扇向外看的窗。未来，希望英才计划能为更多的青少年继续打开这扇窗，窗外不仅有我看到过的风景，还有一片更加宽广的知识天地。