丁洪:“量子霸权”言过其实,看好曹原导师获诺奖

前来参加未来科学大奖的丁洪很和蔼,采访时全程面带微笑。他说自己对于科学的兴趣是天生的,并在后期不断地加强,“做科研,最重要的是长久不断的热情和兴趣,并且愿意为兴趣不断付出”。


作为中国科学院物理研究所研究员,北京凝聚态物理国家研究中心首席科学家,他一直关注着国际凝聚态物理界的一举一动。他说,中国凝聚态物理学的发展速度惊人得快,与国际先进水平差距越缩越小。丁洪同样重视后备人才的培养,他的团队在培养学生上花费了最大的精力,“现在,很多好成果都是靠优秀学生来做的,学生的水平往往决定做出的成果好不好”。

丁洪

文、图/广州日报全媒体记者 武威 张丹

从小,丁洪就对自然科学表现出了强烈的“痴迷”。在上海交大本科毕业后,1990年丁洪赴美国深造,经过不断地努力和探索而成为美国波士顿学院大学物理系的终身教授。尽管收入可观、生活稳定,但2008年6月,他却毅然辞去美国终身教授职位回国,也将最先进的凝聚态物理知识带了回来。

丁洪回国后先后在铁基超导体S波超导序参量的发现、外尔费米子在固体材料中的发现、三重简并费米子的发现、铁基超导体中的拓扑超导表面态和马约拉纳零能模的发现中做出了开创性的工作。而最让丁洪欣喜的是,目前中国在凝聚态物理学中的一些领域已经达到国际先进水平,“比如高温超导和拓扑材料,我们和美国已经‘并跑’了”。



丁洪

“量子霸权”言过其实

广州日报:您在去年发现了马约拉纳任意子,它未来将主要应用于量子计算机。现在经常提到一个词是“量子霸权”,为什么现在这么多人关注“量子霸权”,“量子霸权”意味着什么?对于中国的科研会有怎样的影响?

丁洪:“量子霸权”这个词确实很流行,当然也有人认为这个词不准确,用量子优势来描述或许更加适宜。这些描述都是指,量子计算机与经典计算机对比具有不可比拟的优势。两者之间就好比核武器和常规炸弹的差异。量子计算机未来是有可能实现的,但现在还没达到,尽管谷歌发了一篇文章说,它已经实现了量子霸权,并且他们在《nature》上的标题就是“量子霸权”。

量子计算机的运行速度相较经典计算机将是呈指数增加的。因为量子计算机无可比拟的计算能力,它未来将应用于破译密码、天气预报等等复杂计算,并起到举足轻重的作用,所以各国目前都非常重视,未来必将为此你追我赶。虽然大家还没到“争霸”的地步,但对中国来说,量子计算机是必须急迫要做的研究。

丁洪

看好曹原导师获得诺奖

广州日报:几天前,张远波教授和陈仙辉教授就在《nature》上发表了文章,揭示高温超导机理方面取得的新进展,您是著名的凝聚态物理学家,张远波教授这次也来到北京,相信一定有深入的交流。您觉得他们的发现对高温超导体的基础科研有哪些助益?目前超导体有哪些新的应用领域?

丁洪:张远波和陈仙辉教授的成果我其实很早就知道。1年多前,我专门请张远波到我们组来,并且讨论了合作的可能性。张远波的工作非常重要,跟我们之前的工作有一定的联系。我们先前做的高温超导体一个工作就是通过臭氧改变超导体表面的掺杂浓度,从而提高它的超导温度。张远波则创造性地将超导体做成单个晶体原胞,从三维变成两维,同样能形成高温超导体。张远波和陈仙辉的发现意义重大。

超导的应用领域很广,比如将应用于对撞机等重要科研设备。为了让粒子加速,对撞机的长度必须非常长,使用超导材料来做对撞机,其长度就可以成比例地缩小。比如原先的对撞机长度是10公里,使用材料性能提高一倍后,只要5公里就可以了。所以,超导材料在这方面的应用正变得越来越重要。


广州日报:此前媒体报道说,2018年3月5日,《自然》背靠背发布了两篇以曹原为第一作者关于“魔角”石墨烯的重磅论文。曹原所在的课题组发现当两层平行石墨烯堆成约1.1°的微妙角度,就会产生神奇的超导效应。这一发现轰动国际学界,您这次专门邀请了曹原的导师Pablo jarillo-herrero来到未来论坛做演讲。石墨烯是否在常温下就可以拥有超导性能?您和曹原之间可有交流?目前有可能付诸于哪些应用?

丁洪:是的,我和Pablo非常熟也经常交流。他的这项发现非常神奇也非常重要,我甚至认为Pablo可能因此而获得诺贝尔奖。今年的凝聚态物理界最高奖Buckley奖就颁给了Pablo一人,这就足见他的发现意义重大。以往,Buckley奖会同时分给很多学者,但Pablo的工作是去年才做出来的,能这么快就“独一份”地拿奖,足见他们发现的重大。

我不认识曹原,也没有和他交流过。但之前媒体对这项发现的报道有错误:“魔角”石墨烯只是在极低温下才拥有超导性能,并不是报道所说的“常温超导”,它的超导温度只比绝对零度略高,和高温超导的100多开氏度没法比,但石墨烯能变成超导确实是非常神奇的。

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中国学生乐于从事基础科研

广州日报:王贻芳、陆锦标获得了今年的未来科学大奖“物质科学奖”,其中王贻芳此前也获得过多项物理学方面的大奖,也有外国专家称,王贻芳是目前最有可能获得诺贝尔物理学奖的中国人,您如何看这种说法?


丁洪:我们希望未来科学大奖能成为大中华地区科学成果拿诺贝尔奖的一个风向标,拿到未来科学大家的学者都有希望拿诺贝尔奖,当然,诺贝尔奖是可遇不可求的,还有很多好的成果都值得诺奖,这要看诺奖委员会和科学界的共同选择。

广州日报:目前中国从事基础科研的队伍人数和水平如何?

丁洪:其实,中国学生从事基础科研的比例还是非常高的,你可以看到一个现象,在美国做基础物理的研究生,有将近一半是华人,从这个比例就可以看出,美国人自己其实不太搞基础科研。基础科研在很多时候比应用科研更有趣,它可能会更难一点,也不是所有人都合适。在古代,当科研还不成为一个职业的时候,常常是富人支持科研工作或者富人自己来做,现在你也会发现,很多中国的富人子女会做艺术,这也是因为他们不愁吃穿,如今做基础科研的中国人多了起来,其实也和我们国力强盛有很大的关系,基础科研需要昂贵的设备,没有国力的支持,这样的设备是不可能造出来的。


丁洪

凝聚态物理中美并跑

广州日报:您长期从事凝聚态物理的研究,目前在这一领域我国的水平如何?

丁洪:中国凝聚态物理的发展速度惊人得快,跟美国的差距缩小也是惊人得快。我们不敢说已经超过美国,但两国在高温超导、拓扑材料的领域已处于“并跑”状态,我国凝聚态物理快速发展的经验值得推广。


广州日报:您认为该如何解决基础科研与产业的结合?需要社会哪些力量一起努力?

丁洪:我觉得非常有必要让更多社会力量来促进基础科研与产业的结合。现在的很多新兴产业就是基础科研。最明显的例子有两个,一是生物技术,比如基因编辑最前沿的发现,就是现在商业最紧追不舍的,和产业结合非常紧密;第二就是人工智能,最尖端的人工智能研发也意味着最尖端的产业。

如今的社会趋势越来越强调前沿科学与产业的结合,这也是为什么我们要建立未来论坛。这个论坛将商业领袖和科学家结合起来,一方面商业领袖奖励科研、传播科学知识,另外一方面,商业领袖在和科学家对话后,也能感受到科学的发展并资助科研。有一个很好的例子就是,未来科学大奖的捐赠人张磊就投资了科学家王晓东的企业“百济神州”。

丁洪

长期持续的兴趣最重要

广州日报:在科研人才培养方面,您认为目前中国的教育教学方式,是否有利于基础科研人才的选拔?您在培养青年人才方面,是否有自己的方式方法?

丁洪:我们的团队在培养学生上花费了很大的精力。现在,很多好成果都是靠优秀学生来做的,学生往往决定成果好不好。我培养人才有一套我的方法,包括挑选学生并对他们进行指导。

我个人对目前的教育方式有一些看法,也做过相关报告,虽然我们的教育在教育公平方面是很成功的,但教育方法还是偏单一,我希望中国的教育更加多样化,因为现在社会需要的人才是多元化的。在目前的教育体系里面,产生多样化人才的机会比较少,值得我们反思和改进。

中国做奥数、奥物、奥化的学生特别多,我的母校湖南师大附中每年都拿很多金牌、银牌,但中国做奥数竞赛的学生中真正去做数学家的人却很少。而国外这些拿金牌的学生,大多数都从事数学研究了。国外的学生做奥数是因为感兴趣,但很多中国学生做奥数却是为了能去好学校、升学有加分等等,有些人更喜欢一张证书,而不是数学本身。但在科研上,长期持续的兴趣才是最重要的,我们不能只有一时的热情,而需要长期不断的兴趣,并不断为兴趣而付出。

广州日报:您对那些对基础学科感兴趣的青少年,是否有些自己的建议或忠告?您认为如何才能促进科研不断发展的良性循环?需要注意哪些问题?

丁洪:现在科学发展越来越快,分支越来越多,青少年一是要对科学保持兴趣,另外青年时还要兴趣广泛,第三要培养从事科研的一些能力,包括逻辑思维和英语,现在很多科研比如物理,它的官方语言还是英语,没有英文能力,就没办法看懂文章,那就是很大的问题。