丁洪:“量子霸權”言過其實,看好曹原導師獲諾獎

前來參加未來科學大獎的丁洪很和藹,採訪時全程面帶微笑。他說自己對於科學的興趣是天生的,並在後期不斷地加強,“做科研,最重要的是長久不斷的熱情和興趣,並且願意為興趣不斷付出”。


作為中國科學院物理研究所研究員,北京凝聚態物理國家研究中心首席科學家,他一直關注著國際凝聚態物理界的一舉一動。他說,中國凝聚態物理學的發展速度驚人得快,與國際先進水平差距越縮越小。丁洪同樣重視後備人才的培養,他的團隊在培養學生上花費了最大的精力,“現在,很多好成果都是靠優秀學生來做的,學生的水平往往決定做出的成果好不好”。

丁洪:“量子霸權”言過其實,看好曹原導師獲諾獎

丁洪

文、圖/廣州日報全媒體記者 武威 張丹

從小,丁洪就對自然科學表現出了強烈的“痴迷”。在上海交大本科畢業後,1990年丁洪赴美國深造,經過不斷地努力和探索而成為美國波士頓學院大學物理系的終身教授。儘管收入可觀、生活穩定,但2008年6月,他卻毅然辭去美國終身教授職位回國,也將最先進的凝聚態物理知識帶了回來。

丁洪回國後先後在鐵基超導體S波超導序參量的發現、外爾費米子在固體材料中的發現、三重簡併費米子的發現、鐵基超導體中的拓撲超導表面態和馬約拉納零能模的發現中做出了開創性的工作。而最讓丁洪欣喜的是,目前中國在凝聚態物理學中的一些領域已經達到國際先進水平,“比如高溫超導和拓撲材料,我們和美國已經‘並跑’了”。


丁洪:“量子霸權”言過其實,看好曹原導師獲諾獎

丁洪

“量子霸權”言過其實

廣州日報:您在去年發現了馬約拉納任意子,它未來將主要應用於量子計算機。現在經常提到一個詞是“量子霸權”,為什麼現在這麼多人關注“量子霸權”,“量子霸權”意味著什麼?對於中國的科研會有怎樣的影響?

丁洪:“量子霸權”這個詞確實很流行,當然也有人認為這個詞不準確,用量子優勢來描述或許更加適宜。這些描述都是指,量子計算機與經典計算機對比具有不可比擬的優勢。兩者之間就好比核武器和常規炸彈的差異。量子計算機未來是有可能實現的,但現在還沒達到,儘管谷歌發了一篇文章說,它已經實現了量子霸權,並且他們在《nature》上的標題就是“量子霸權”。

量子計算機的運行速度相較經典計算機將是呈指數增加的。因為量子計算機無可比擬的計算能力,它未來將應用於破譯密碼、天氣預報等等複雜計算,並起到舉足輕重的作用,所以各國目前都非常重視,未來必將為此你追我趕。雖然大家還沒到“爭霸”的地步,但對中國來說,量子計算機是必須急迫要做的研究。


丁洪:“量子霸權”言過其實,看好曹原導師獲諾獎

丁洪

看好曹原導師獲得諾獎

廣州日報:幾天前,張遠波教授和陳仙輝教授就在《nature》上發表了文章,揭示高溫超導機理方面取得的新進展,您是著名的凝聚態物理學家,張遠波教授這次也來到北京,相信一定有深入的交流。您覺得他們的發現對高溫超導體的基礎科研有哪些助益?目前超導體有哪些新的應用領域?


丁洪:張遠波和陳仙輝教授的成果我其實很早就知道。1年多前,我專門請張遠波到我們組來,並且討論了合作的可能性。張遠波的工作非常重要,跟我們之前的工作有一定的聯繫。我們先前做的高溫超導體一個工作就是通過臭氧改變超導體表面的摻雜濃度,從而提高它的超導溫度。張遠波則創造性地將超導體做成單個晶體原胞,從三維變成兩維,同樣能形成高溫超導體。張遠波和陳仙輝的發現意義重大。

超導的應用領域很廣,比如將應用於對撞機等重要科研設備。為了讓粒子加速,對撞機的長度必須非常長,使用超導材料來做對撞機,其長度就可以成比例地縮小。比如原先的對撞機長度是10公里,使用材料性能提高一倍後,只要5公里就可以了。所以,超導材料在這方面的應用正變得越來越重要。

廣州日報:此前媒體報道說,2018年3月5日,《自然》背靠背發佈了兩篇以曹原為第一作者關於“魔角”石墨烯的重磅論文。曹原所在的課題組發現當兩層平行石墨烯堆成約1.1°的微妙角度,就會產生神奇的超導效應。這一發現轟動國際學界,您這次專門邀請了曹原的導師Pablo jarillo-herrero來到未來論壇做演講。石墨烯是否在常溫下就可以擁有超導性能?您和曹原之間可有交流?目前有可能付諸於哪些應用?


丁洪:是的,我和Pablo非常熟也經常交流。他的這項發現非常神奇也非常重要,我甚至認為Pablo可能因此而獲得諾貝爾獎。今年的凝聚態物理界最高獎Buckley獎就頒給了Pablo一人,這就足見他的發現意義重大。以往,Buckley獎會同時分給很多學者,但Pablo的工作是去年才做出來的,能這麼快就“獨一份”地拿獎,足見他們發現的重大。

我不認識曹原,也沒有和他交流過。但之前媒體對這項發現的報道有錯誤:“魔角”石墨烯只是在極低溫下才擁有超導性能,並不是報道所說的“常溫超導”,它的超導溫度只比絕對零度略高,和高溫超導的100多開氏度沒法比,但石墨烯能變成超導確實是非常神奇的。

丁洪:“量子霸權”言過其實,看好曹原導師獲諾獎

丁洪

中國學生樂於從事基礎科研

廣州日報:王貽芳、陸錦標獲得了今年的未來科學大獎“物質科學獎”,其中王貽芳此前也獲得過多項物理學方面的大獎,也有外國專家稱,王貽芳是目前最有可能獲得諾貝爾物理學獎的中國人,您如何看這種說法?

丁洪:我們希望未來科學大獎能成為大中華地區科學成果拿諾貝爾獎的一個風向標,拿到未來科學大家的學者都有希望拿諾貝爾獎,當然,諾貝爾獎是可遇不可求的,還有很多好的成果都值得諾獎,這要看諾獎委員會和科學界的共同選擇。

廣州日報:目前中國從事基礎科研的隊伍人數和水平如何?

丁洪:其實,中國學生從事基礎科研的比例還是非常高的,你可以看到一個現象,在美國做基礎物理的研究生,有將近一半是華人,從這個比例就可以看出,美國人自己其實不太搞基礎科研。基礎科研在很多時候比應用科研更有趣,它可能會更難一點,也不是所有人都合適。在古代,當科研還不成為一個職業的時候,常常是富人支持科研工作或者富人自己來做,現在你也會發現,很多中國的富人子女會做藝術,這也是因為他們不愁吃穿,如今做基礎科研的中國人多了起來,其實也和我們國力強盛有很大的關係,基礎科研需要昂貴的設備,沒有國力的支持,這樣的設備是不可能造出來的。


丁洪:“量子霸權”言過其實,看好曹原導師獲諾獎

丁洪

凝聚態物理中美並跑

廣州日報:您長期從事凝聚態物理的研究,目前在這一領域我國的水平如何?

丁洪:

中國凝聚態物理的發展速度驚人得快,跟美國的差距縮小也是驚人得快。我們不敢說已經超過美國,但兩國在高溫超導、拓撲材料的領域已處於“並跑”狀態,我國凝聚態物理快速發展的經驗值得推廣。

廣州日報:您認為該如何解決基礎科研與產業的結合?需要社會哪些力量一起努力?

丁洪:我覺得非常有必要讓更多社會力量來促進基礎科研與產業的結合。現在的很多新興產業就是基礎科研。最明顯的例子有兩個,一是生物技術,比如基因編輯最前沿的發現,就是現在商業最緊追不捨的,和產業結合非常緊密;第二就是人工智能,最尖端的人工智能研發也意味著最尖端的產業。

如今的社會趨勢越來越強調前沿科學與產業的結合,這也是為什麼我們要建立未來論壇。這個論壇將商業領袖和科學家結合起來,一方面商業領袖獎勵科研、傳播科學知識,另外一方面,商業領袖在和科學家對話後,也能感受到科學的發展並資助科研。有一個很好的例子就是,未來科學大獎的捐贈人張磊就投資了科學家王曉東的企業“百濟神州”。


丁洪:“量子霸權”言過其實,看好曹原導師獲諾獎

丁洪

長期持續的興趣最重要

廣州日報:在科研人才培養方面,您認為目前中國的教育教學方式,是否有利於基礎科研人才的選拔?您在培養青年人才方面,是否有自己的方式方法?


丁洪:我們的團隊在培養學生上花費了很大的精力。現在,很多好成果都是靠優秀學生來做的,學生往往決定成果好不好。我培養人才有一套我的方法,包括挑選學生並對他們進行指導。

我個人對目前的教育方式有一些看法,也做過相關報告,雖然我們的教育在教育公平方面是很成功的,但教育方法還是偏單一,我希望中國的教育更加多樣化,因為現在社會需要的人才是多元化的。在目前的教育體系裡面,產生多樣化人才的機會比較少,值得我們反思和改進。

中國做奧數、奧物、奧化的學生特別多,我的母校湖南師大附中每年都拿很多金牌、銀牌,但中國做奧數競賽的學生中真正去做數學家的人卻很少。而國外這些拿金牌的學生,大多數都從事數學研究了。國外的學生做奧數是因為感興趣,但很多中國學生做奧數卻是為了能去好學校、升學有加分等等,有些人更喜歡一張證書,而不是數學本身。但在科研上,長期持續的興趣才是最重要的,我們不能只有一時的熱情,而需要長期不斷的興趣,並不斷為興趣而付出。


廣州日報:您對那些對基礎學科感興趣的青少年,是否有些自己的建議或忠告?您認為如何才能促進科研不斷髮展的良性循環?需要注意哪些問題?

丁洪:現在科學發展越來越快,分支越來越多,青少年一是要對科學保持興趣,另外青年時還要興趣廣泛,第三要培養從事科研的一些能力,包括邏輯思維和英語,現在很多科研比如物理,它的官方語言還是英語,沒有英文能力,就沒辦法看懂文章,那就是很大的問題。


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