浙大博士论文登刊Science,二破世界纪录!躺被窝还能做实验

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来源 | 钱江晚报、浙江大学头条号、浙江新闻

编辑 | 学术君

这个假期,大家宅在家做了些什么?
在浙大有位博士生,他说做研究就像打电脑游戏,躺在被窝还能开展量子研究。他二破世界纪录,三年两获浙江大学竺可桢奖学金,他就是物理学系凝聚态专业博士生宋超,一起看看他的“躺赢”故事~

 因研究量子放弃保研和出国 

成果登刊Science、Nature子刊

“我从小就想造出一台很厉害的机器。量子计算机这个理想非常遥远,甚至可以说是物理学界的一个圣杯,如果真的造出来了,那么绝对会对整个人类社会产生变革性的作用。”

儿时真挚的想法,随着时间推移仍然在心中保留了最初的种子,并且生根发芽。2011年,宋超从浙江省德清高级中学考入浙江大学,开始了在量子领域内的探索。经过几年的专业学习,他被量子力学深深吸引,原本打算毕业就出国的计划,也因手头的科研项目而搁置。

2011年,宋超进入浙江大学,就读于竺可桢学院和物理学系联合管理的求是物理班。他对量子的兴趣开始于大二。
大四时,他放弃保研准备出国,但当时他正做毕业设计实验,希望利用几何量子相位开发一种新型多量子比特逻辑门。这让他停下了升学的脚步。最终他们实现了当时世界上精度最高的四量子比特逻辑门,成果发表在Nature子刊上
我的导师王浩华老师对我说“我觉得我们的这个项目坚持下去,可以做出世界一流的成果,希望我能留下来。我当时受到这样的鼓励,也确实认为在这个过程中可以学习很多东西,所以就决定留下来了。”
“其实这个决定承受着巨大的压力,因为留下来就意味着,在别人都出国升学深造的时候,我需要在没有任何身份的情况下在实验室做科研。”可是这些和他所热爱的量子力学相比根本算不了什么。在导师和并肩奋斗的伙伴的陪伴与鼓励下,宋超走出了迷茫期。
确实,现在我们做到了。”宋超的话语里有感激,也有自豪。因此,在做了一年科研助理后,2016年,宋超通过考研再次进入浙大。
他作为主要人员之一搭建了多个高性能多超导量子比特测控平台,完成了多个原创性实验,两次刷新固体器件上量子纠缠比特数的世界纪录,在《Science》,《Nature Physics》和《Physical Review Letters》等著名国际学术权威期刊上发表学术论文12篇,被引频次数累计超过200,其中2篇一作,4篇共同一作,他们团队的量子操纵技术达到了国际先进水平。

在普通人眼中,量子的世界离日常十分地遥远。宋超笑着说,每个物理学系的本科生在初入学时,都会经历“三观的重建”,他也不例外
宋超说,在微观世界里,原子和分子都按照量子力学的特有规律运动,而我们所熟知的经典物理定律,比如牛顿力学,是无法应用到微观的量子世界的。
“但有意思的是,当微小的原子和分子不断累积,成为我们平时能看见的宏观物体,它们所带有的量子特性就消失了,转而按照经典物理学的定律运动,这很挑战人们的三观,仿佛微观世界与宏观世界脱钩了。”宋超说,“这就是量子力学有意思的地方,它与经典物理学之间的矛盾,让二者格格不入。”
 
最近几年,实验室逐渐实现了自动化,通过电脑就可以操控实验设备,测量实验数据。“我放假在家,躺在被窝里,还可以看着电脑,就可以操作实验仪器了。”宋超笑着说。
宋超打了个比方,“我们用电脑操控实验设备,就像一些人爱玩电脑游戏,唯一的区别在于,游戏里的场景和画面会出现在屏幕上,而对于我们来说,看到电脑上的实验数据,就能直接脑补量子运动、纠缠的神奇画面。”
 

“我把背后交给你”

成功与科研团队的默契密不可分

独木不成林,在量子计算机发展不断前进的道路上,我们看到的是一群开路者的形象,而这也正是宋超最为看重的。“我希望你们不要把整个重心落在我一个人身上,因为这么多成就和我的团队成员们密不可分”“这么多年来团队之间培养出来的默契是我最珍视的。
他们的团队里有本科生、博士生和专业教师,会议三天一大开、两天一小开,多年的并肩作战,让他们对于某个问题的“横眉冷对”磨练成了现在的“一个无声示意眼神,默契指数就爆发”。
这种默契关系被宋超形容为“我把背后交给你”的一种高度信赖的关系,“你把这件事做好,然后我在你的基础上再向前一步,我们大家环环相扣,最后把整个成果做出来。在这个过程中,个人的努力并不是最重要的,团队的合作才是重要的。”

除了行动上的默契以外,大家对待前进路上的各种情况和意外的态度则是他们的另一种默契。“遇到困难,就意味着发生了一些我们不了解的事情,而这正是我们正在寻找的东西,背后可能会蕴藏着更加深刻的物理规律。”
比如在一次science文章成果的研究过程中,他们发现一些量子比特之间“好像存在某些未知的相互作用,量子信息会转移,量子的状态会突然改变”,这种现象给他们造成了很大的困扰,让他们原本的实验课题“差点做不下去了”。
但当他们换一种角度去看这个问题的时候,却发现这是一种全新的物理现象。
于是他们干脆停下来去研究这个中途出现的问题,最后认定这是以前很多物理学家曾提出过但没能在实验上实现的量子比特的相互作用。就这样,一个棘手的拦路虎被他们转化成了通往新的未知世界大门的钥匙。
“科研研究的是未知的现象,发生意外事件是非常正常的。正是因为有很多意外的东西才值得我们去研究,然后也正是因为我们把未知变成已知,会收获很多的想不到的成果。”这是宋超和他的团队共同的心声。

 如何成为更好的自己 

宋超这么说

1、希望大家能有一定的紧迫感,或者说是对自己的时间有一定的掌控度。对时间的规划是非常重要的,管理时间的效率提高了才能更好地完成自己的任务。
2、多去了解一下自己这个领域最前沿的状态是什么样子的,然后规划自己的未来。提前对以后要走的路做好一定程度的准备,当真正踏上路时才不会茫然无措。
3、不要用身体上的勤劳去掩盖你思想上的怠惰。大家会下意识地去先做一些简单的,没有挑战性的事情以及重复性的劳动,真正需要重视的是先去做最重要的事情,跳出自己的舒适区,这是宋超在科研过程中感受很深的一点,希望大家能深刻感受。
 

本文来源:钱江晚报、浙江大学头条号、浙江新闻

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