杜江峰:量子計算的引領者

2021-01-11 新華網客戶端

  1969年出生的杜江峰是「973項目」首席科學家,國家傑出青年科學基金獲得者,新世紀百千萬人才工程國家級人選,長江學者特聘教授。他一直致力於使用磁共振方法進行量子計算的實驗研究工作,是我國最早從事量子計算實驗研究的科研工作者之一。

  「其實我從有記憶的童年開始,就夢想成為科學家。」杜江峰說,「這麼多年,這個夢想都沒有變過,科學的未知與挑戰性對我來說,有著巨大的吸引力。」

  量子計算,是當前最熱門的研究領域。相對於普通計算機,基於量子力學特性的量子計算機,擁有超乎想像的並行計算與存儲能力,求解一個億億億變量的方程組,具有億億次計算能力的「天河2號」需要100年,而萬億次的量子計算機理論上只需要0.01秒就可解出。當量子計算機應用之時,現在的密碼破譯、基因測序等科學難題,將可迎刃而解。

  從16歲時保送中科大少年班,到如今已是中科大物理學院的執行院長,杜江峰在這所校園學習、成長,30年間實現了從學生到青年科學家,再到中國科學院院士的華麗蛻變。

  28歲時,杜江峰開始進軍當時最新的量子計算實驗研究領域,成為我國最早從事這項研究的科學家之一;接下來的近20年裡,杜江峰一頭扎進量子計算領域,取得多項重大研究成果。他仿佛一匹快樂的奔馬,縱橫馳騁在遼闊的量子計算世界中。

  2002年,杜江峰在國際上第一次成功地實現了量子博弈的實驗研究,實現中國國內量子計算實驗研究工作首次刊發在國際權威雜誌《物理評論快報》上。由於這項研究成果的新穎性,《自然》的科學新聞對該工作成果作了專題報導,英國的《新科學家》以及美國物理學會與歐洲物理學會的新聞網站也都報導了該項研究成果。

  2009年,他帶領自己的科研團隊做出的又一項重要成果產生了:首次在真實固態體系中實現了最優動力學去耦,這項成果發表於國際權威雜誌《自然》。這項研究的重要性在於極大提升了現實物理體系的性能,從而朝實現量子計算邁出重要的一步。該成果入選了「兩院院士」評選的2009年度中國高校十大科技進展。

  今年3月,杜江峰領銜的研究團隊「鑽石探針」研究驚豔世界,成果發表於國際著名學術期刊《科學》上。但在跨學科研究的過程裡,也遭遇了很多意想不到的問題,終被一一攻克。「遭遇挫折,是做科研的常態。」杜江峰對此非常坦然,「好的研究成果一定是建立在解決了很多挫折的基礎上」。

  「鑽石探針」是一項跨學科的研究成果,也遭遇了很多意想不到的問題。首先要解決的是探針的製備和篩選,這也是進行後續實驗的前提;接著又碰到了新的問題:如何將製備好的蛋白質樣本與探針靠近呢?實驗組與生物科學家之間都進行多次討論,最後確定了用多聚賴氨酸對蛋白分子進行固定和保護的方案。

  不言敗,不言悔,一個執著的科學「囚徒」快樂向前。享受科研的過程,是杜江峰堅守的理念。對科研的「享受」過程,還在於不束縛大家的思維,給人「天馬行空」的空間。杜江峰說,在他的實驗室裡,有20%的空間留給個人去「天馬行空」。

  杜江峰始終保持著科學家特有的嚴謹與謙虛,他沒有太多科研之外的時間,幾乎每天都呆在實驗室和學院裡。他希望「能多做出一些原創性創新成果,有朝一日在這個領域能夠引領世界前沿研究」。

  是他,使中國成為成功實現四量子位以上量子計算的三個國家之一;是他,在國際上第一次成功實現量子博弈的實驗;是他,在國際上第一次實驗觀測到混合量子態的幾何量子相位。科研就是他所熱愛並為之奮鬥的事業,他不會停下探索未知的腳步。

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