30位30岁以下科学之星：教计算机模拟自然现象

一年一度的林道诺贝尔奖获得者大会将众多科学精英汇聚到德国康斯坦茨湖畔。每年夏天在林道，数十位诺贝尔奖得主与来自世界各地的数百名青年研究人员交流思想。虽然诺贝尔奖获得者是引人注目的名字，但年轻的队伍本身也是一个成就卓著的群体。在今年以物理学为重点的会议召开之前，我们将介绍几位30岁以下的有为的与会者。以下简介是30篇系列文章中的第28篇。

姓名：乔纳森·韦尔奇
年龄25
出生地：美国科罗拉多州
国籍：美国

目前职位：哈佛大学博士生
教育背景：西佛罗里达大学物理学理学学士

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您的研究领域是什么？
目前，我致力于开发用于量子计算/模拟的算法，通常侧重于化学性质和动力学。

是什么吸引您进入物理学，特别是进入该研究领域？
我一直渴望了解从原子到飞机的一切事物的内部运作原理。是什么决定了支配其动力学的规则，这些规则如何才能被改变？我早期发现，理解一个困难的物理现象的最佳方法之一是尝试设计一个模拟，以便在计算机上重现该效果。您必须告诉计算机如何执行过程的每一步，因此必须非常详细地了解支配模拟动力学的基本机制是什么。当人们转向研究量子系统时，这需要一种完全不同的思考和可视化问题的方式。新的独特的量子效应是非直观的，并且通常难以直接转化为可以在您的家用计算机上编程的经典算法。量子计算机有能力内在地处理这些不寻常的量子效应，因为量子计算机本身就是一个量子物体。这使其成为尝试寻找经典计算机无法解决的物理学新问题的理想系统。

您认为10年后自己会在哪里？
物理学有很多有趣的事情可以做，比如求解方程，告诉你对着桌面风扇说话时听到的确切频率失真。我们从小就都做过，但物理学可以告诉你为什么，以及你期望听到的确切内容。它可能不会告诉你如何制造一台可用的量子计算机，但这仍然很有趣。这就是我学习物理的原因，为了享受解决各种问题的乐趣。我希望10年后，我仍然觉得世界像现在一样迷人。就真正的难题而言，我的热情将永远是理解数学和自然之间紧密的联系。很少有事情能像发现大自然设计的一种新的物理系统那样让我兴奋，这种系统具有计算高级数学运算的内在能力。大自然决定遵循数学……并且我们有幸瞥见如此惊人的结构，这真是太幸运了。

您的科学英雄是谁？
理查德·费曼可能是我最大的灵感来源之一，不是因为他对物理学的贡献（至少可以说贡献巨大），而是因为他对科学的态度。他的教学和演讲方式清楚地表明，他从事物理学不是为了做出一些伟大的发现，而是因为他喜欢它，并想尽可能多地了解世界。他对物理学的热爱是我以前不知道的，他让我明白了真正理解一种现象而不是仅仅认识它意味着什么。

除了物理学之外，您最喜欢哪些活动？
我喜欢弹钢琴。从古典音乐到爵士乐，再到我最喜欢的节目的主题曲，什么都弹。偶尔我会只是坐下来即兴演奏来放松，甚至还偶尔会创作一些曲子。

您希望从今年的林道会议中获得什么？
参加林道会议将为我提供一个前所未有的机会，与来自世界各地的志同道合的人们会面。我期待着倾听我们这个时代的伟大思想家讨论他们的研究以及进行研究的方法。它还将为我提供一个机会，结识潜在的合作者并建立新的关系，这些关系可能会带来新的想法，并为我提供更多方式来参与我对学习新事物的热情。