“劉培強(qiáng)少校，您好。我是載人軌道空間站控制系統(tǒng)550W離線版本，量子體積八千一百九十二，人類迄今為止算力最強(qiáng)大的硬件……”
去年春節(jié)檔，《流浪地球2》爆火，制造了許多名梗。尤其是北京航天中心馬兆主任這一角色，在網(wǎng)友們堅持不懈地努力下，直接迭代成了電子寵物……
當(dāng)然，最吸引觀眾注意的，還得是一臺名叫“MOSS”的量子計算機(jī)。電影外，它也把“量子”這個詞，帶進(jìn)大眾視野。
但是，如果現(xiàn)在告訴你，“MOSS”的研究進(jìn)展獲重大突破，我們距離“延續(xù)人類文明”又近了一步，你什么感覺？
2023年10月24日，憑借拓?fù)浣^緣體研究和在拓?fù)浣^緣體中發(fā)現(xiàn)量子反?；魻栃?yīng)，中國科學(xué)院院士薛其坤獲得2024年度巴克利獎。這是70年來，這項國際凝聚態(tài)物理最高獎首次花落中國籍科學(xué)家。
2024年6月24日，薛其坤獲國家最高科學(xué)技術(shù)獎。
而這一切，都要從山東的一個小村莊說起。
01
“三戰(zhàn)”逆襲
“人人那個都說哎 沂蒙山好，沂蒙那個山上哎 好風(fēng)光。青山那個綠水哎 多好看，風(fēng)吹那個草低哎 見牛羊。”
沂蒙，中華文明的重要發(fā)祥地之一?！棒斈瞎懦切悖樼鹈慷唷?，人們對這片大地總是不乏溢美之詞。
1963年，薛其坤就出生在山東沂蒙山區(qū)。但當(dāng)時的沂蒙，非常貧困。小時候，薛其坤既要上學(xué)又要干農(nóng)活，飯食卻只是地瓜、煎餅，有時候還吃霉變的地瓜做的煎餅，就點(diǎn)咸菜。
艱苦的環(huán)境，反而造就了他堅強(qiáng)的性格，他懂得了要勞動與求知并重，“走出大山”也成為他心底最樸素的理想。
1977年，高考制度恢復(fù)，薛其坤被選拔到了縣里的蒙陰一中學(xué)習(xí)。不久后，他考上了當(dāng)時山東最好的大學(xué)——山東大學(xué)。
大學(xué)畢業(yè)后，薛其坤的夢想不止于此，他追求成為一名真正的科學(xué)家。可面對考研，薛其坤沒有一帆風(fēng)順。
“第一次考研的時候高等數(shù)學(xué)考了39分，第二次考研的時候普通物理考了39分，所以這個39分對我來講真是一個魔咒?！?/p>
薛其坤沒有放棄，他選擇三戰(zhàn)。終于在1987年第三次考研的時候，被中國科學(xué)院物理研究所錄取，攻讀凝聚態(tài)物理專業(yè)。
讓薛其坤始料未及的是，自己科研路上的考驗(yàn)才剛剛開始。
02
“7-11”生活
研究生畢業(yè)時，因?yàn)檎也坏嚼硐氲墓ぷ鳎ζ淅じ鴮?dǎo)師繼續(xù)讀博士，從事表面物理的研究。
直到1992年6月，薛其坤迎來轉(zhuǎn)機(jī)，他被選派為中日聯(lián)合培養(yǎng)的博士生，到日本東北大學(xué)第一金屬材料研究所，完成他博士論文的最后一部分科研任務(wù)。
可一到實(shí)驗(yàn)室，薛其坤就“傻眼”了。這所大學(xué)，在當(dāng)?shù)啬酥寥毡径挤浅Ｓ忻?，有一個綽號“seven eleven”，意味著工作時間是“7-11”，早晨7點(diǎn)到晚上11點(diǎn)。不僅如此，導(dǎo)師櫻井利夫還要求他們：一周工作6天，不管刮風(fēng)下雨，都要準(zhǔn)時到達(dá)實(shí)驗(yàn)室。
“每天就是三件事，吃飯、睡覺、搞科研。有的時候困得坐在馬桶上都能睡著?！?/p>
回憶起那段時光，薛其坤仍然記憶猶新。除了體力和毅力上的考驗(yàn)，語言不通則是精神上的折磨。
剛開始因?yàn)橛⒄Z不好，薛其坤幾乎聽不懂導(dǎo)師的指令。“7-11實(shí)驗(yàn)室”里的儀器要比國內(nèi)的精密得多，由于剛接觸，又聽不懂導(dǎo)師的話，他常常做錯事。
“有時候老師要使用儀器，讓我給他遞扳手，我遞成鉗子；讓我給他遞十字花螺絲刀，我只聽得懂螺絲刀，就拿平頭的給他。老師會氣得把工具一摔走掉?！?/p>
身心俱疲的薛其坤非常崩潰。不少去這里學(xué)習(xí)的學(xué)生和研究者受不了煎熬“逃”了回去。在這種情況下，他不斷告訴自己，“起碼不能給中國留學(xué)生丟人，一定要堅持”。不久之后，他的研究終于取得了突破。
到了1996年，薛其坤被邀請在物理學(xué)規(guī)模最大的美國物理學(xué)會年會上做報告。糟糕的口語，成為一大難關(guān)。為了克服，薛其坤前后模擬練習(xí)了80多遍，甚至每一個環(huán)節(jié)，該做什么手勢，都練習(xí)到位。
正是這種堅持不懈的精神，薛其坤的演講最終征服了現(xiàn)場聽眾，那時他覺得“像夏天很渴時喝了冰水一樣，很舒服”。
03
“薛老師，
量子反?；魻栃?yīng)出來了”
1999年，薛其坤入選中科院“百人計劃”，在國際上已經(jīng)闖出名氣的他，卻果斷選擇回到中國。
2005年5月，42歲的薛其坤進(jìn)入清華大學(xué)物理系工作。2009年，他率領(lǐng)科研團(tuán)隊進(jìn)入量子反?；魻栃?yīng)科研領(lǐng)域。
薛其坤在清華大學(xué)物理系辦公 來源：觀察者網(wǎng)
量子反常霍爾效應(yīng)，是凝聚態(tài)物理中的一個重要量子效應(yīng)。長期以來，使其“現(xiàn)身”并實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)觀測難度極大，也因此，成為全世界科學(xué)家都希望實(shí)現(xiàn)的一個科學(xué)目標(biāo)。
未來30年，量子計算機(jī)和量子網(wǎng)絡(luò)是顛覆性的信息技術(shù)之一，如果能在量子技術(shù)領(lǐng)域獲得突破，會讓整個信息時代迎來跨越式發(fā)展！
清華大學(xué)、中科院物理所等多個研究組；20多位研究生；不同專長的團(tuán)隊成員……他們在薛其坤的領(lǐng)導(dǎo)下，為著共同的目標(biāo)奮斗。大家每天都通過電話和郵件交流結(jié)果，隔兩三周就會充分討論實(shí)驗(yàn)的各種細(xì)節(jié)。
1500多個日夜，團(tuán)隊成員進(jìn)行了上千次的材料生長與測量對比實(shí)驗(yàn)。直到2012年10月12日晚10時35分，剛從實(shí)驗(yàn)室回家把車停好的薛其坤，收到了學(xué)生的一條短信：
“薛老師，量子反常霍爾效應(yīng)出來了，等待詳細(xì)測量。”。量子反?；魻栃?yīng)的跡象終于顯現(xiàn)了！
接下來兩個月，薛其坤帶領(lǐng)團(tuán)隊經(jīng)過詳細(xì)的樣品優(yōu)化和測量，終于獲得了量子反?；魻栃?yīng)存在的無可辯駁的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
2013年，薛其坤團(tuán)隊的這一成果，發(fā)表在國際期刊《科學(xué)》雜志上，被審稿人稱為“凝聚態(tài)物理界一項里程碑式的工作”。楊振寧曾做出高度評價，“是從中國的實(shí)驗(yàn)室里頭第一次，做出來了并發(fā)表出來了諾貝爾獎級的物理學(xué)論文?！?/p>
這一刻，距離美國物理學(xué)家霍爾提出反?；魻栃?yīng)剛好過去133年。
04
“這100萬美元怎么用呢”
自成功發(fā)現(xiàn)量子反?；魻栃?yīng)后，薛其坤團(tuán)隊的科研成果也不斷刷新：
2015年，團(tuán)隊首次觀測到量子反常霍爾效應(yīng)的零電導(dǎo)平臺；2017年，團(tuán)隊將量子反?；魻栃?yīng)觀測溫度提高了一個數(shù)量級，并首次實(shí)現(xiàn)量子反?；魻栃?yīng)多層結(jié)構(gòu)；2018年，團(tuán)隊與合作者首次發(fā)現(xiàn)一種內(nèi)稟磁性拓?fù)浣^緣體，開啟了國際上一個熱點(diǎn)研究方向……
因?yàn)檫@一成果，薛其坤也被評為中國首屆未來科學(xué)大獎的獲獎?wù)?，獎金?00萬美元。
在央視《開講啦》節(jié)目上，主持人善意地調(diào)侃道，“這100萬美元怎么用呢？”
薛其坤爽朗一笑：給團(tuán)隊成員、合作伙伴改善生活吧！
學(xué)生們眼中的薛其坤，樂觀、幽默、充滿活力，大部分時候都非常和藹，還經(jīng)常會買好吃的“賄賂”他們。
但在實(shí)驗(yàn)技術(shù)與科研訓(xùn)練中，薛其坤對他們的要求卻非常嚴(yán)苛?！八笪覀兙退汩]著眼睛，也能把儀器操作好?！薄敖o他的一些論文，里面包括一些單位、物理量，單位是要用斜體來標(biāo)出來的，他都會給我們指出來”學(xué)生們回憶道。
“像我們有時候?qū)嶒?yàn)加個班，我們可能覺得很累，但時不時的我們就會發(fā)現(xiàn)，其實(shí)四樓薛老師辦公室的那盞燈，它一直是亮著的。”
“實(shí)際上科學(xué)研究，征服一個個科學(xué)上的問題、難關(guān)，已經(jīng)變成了我生活非常重要的一部分。對我來講放松就是回到實(shí)驗(yàn)室，去看看文獻(xiàn)，和學(xué)生討論一些實(shí)驗(yàn)上的問題。”今年已經(jīng)62歲的薛其坤，依舊滿懷壯志，“還想繼續(xù)努力，帶領(lǐng)學(xué)生們向著新的科學(xué)奧秘發(fā)起攻關(guān)?！?/p>
參考資料：
[1] 他考研3次讀博7年,取得諾獎級成果！[OL].新華社 科協(xié)改革進(jìn)行時,2019.7.6
[2]吳月.薛其坤：以務(wù)實(shí)之行，探科研之極[N].人民日報,2024.6.18
[3][開講啦]薛其坤：量子反?；魻栃?yīng) 降低電子產(chǎn)品能耗 提升速度.[OL].央視網(wǎng),2017.5.6
[4]曾3次考研的大學(xué)校長，拿下國際大獎！清華發(fā)文祝賀：70年來首位……[OL].中國青年報,2023.10.25
[5]“沂蒙山區(qū)駛出的小船”書寫傳奇！山東籍物理學(xué)家薛其坤獲頒巴克利獎[OL].人民號,2023.10.26
[6]謝艷霞.專訪薛其坤，談頂尖量子科學(xué)家最關(guān)心的事[J].南方周末,2022.10.13
[7]70年來首位，山大校友薛其坤院士榮獲巴克利獎！[OL].山東省教育廳,2023.10.26
[8]中國首位！考研物理只有39分的他，成為院士！[OL].谷思學(xué)術(shù),2024.4.5
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