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作者:李晨陽 孟凌霄 來源:中國科學報 發布時間:2022/8/11 21:18:38
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30歲浙大“青椒”《自然》發文:我只是普通小鎮做題家

 

王震今年剛滿30歲。從2021年成為浙江大學的一名特聘研究員后,短短一年多時間,他就以共同通訊作者身份在Nature上發表了一項重要研究:在超導系統中首次實現了拓撲時間晶體的全數字化量子模擬。

讓人們感興趣的是他的簡歷。在個人主頁上,王震的教育經歷和工作經歷只有寥寥數行:從學士、博士、博士后到特聘研究員,都在浙江大學物理系。

他至今使用的浙江大學校園郵箱地址,就是以2010開頭的,那是他本科考進浙江大學的時間。

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浙江大學王震、王浩華研究組與清華大學鄧東靈研究組等合作發表的Nature論文

“拓撲時間晶體”,從想象到現實

“時間晶體”概念最早由諾貝爾物理學獎得主弗蘭克?維爾澤克(Frank Wilczek)于2012年提出。

我們通常所說的晶體,像鉆石、雪花等,其內部粒子是在空間上周期排列的。那么相應的,“時間晶體”就是指系統的某些特性在時間上呈現周期性重復。

“你看過《星際穿越》吧?主人公進入書架之后的‘五維空間’,在這里,時間變成了立體的存在,而且不斷地回環重復。然后男主就在里面穿梭尋找,想勸說曾經的自己不要離開地球,好好陪伴女兒。”王震很努力地向《中國科學報》解釋這個概念,“這就是一種對‘時間晶體’的想象。”

在此之前,已經有科學家實現了在特定平臺上的離散時間晶體。但王震所在的團隊想做一些“別人沒有做過的,非常規的東西”。這個時候,清華大學助理教授鄧東靈提出的一個設想吸引了他們。

鄧東靈構思的是一種全新的時間晶體——拓撲時間晶體,簡單來說即只有邊界呈現離散的時間晶體行為。面對這個極具挑戰性的科學難題,浙江大學多年打造的超導量子計算平臺正適合大顯身手。

在這項研究中,浙大研究團隊首次嘗試了“全數字化量子模擬”的實驗方案。在26量子比特的“天目1號”超導量子芯片上,通過操作高達240層深度的量子門用于實現合作者的構思。

26個量子比特是什么概念呢?

使用經典計算機模擬量子多體系統,隨著粒子數目的增加,其消耗的時間、內存,以及模擬難度都是以指數級別上升,而使用量子計算機模擬,則難度是線性增加。

截至團隊向Nature投稿的2021年9月,“26”是當時世界上采用全數字量子模擬比特數目最多的方案。時至今日,這一數字仍是國際上比較領先的量子比特級別。

這次拓撲時間晶體的成功模擬,極大地激勵了王震和他的合作伙伴們。“隨著技術的進步,我們有能力去精確地操控微觀粒子的量子行為,這是支配自然的最基礎的一種力量。很難想象這種能力在未來能創造出什么嶄新的東西!”

 

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拓撲時間晶體 圖源:清華大學新聞網

學術獨立,從“一作”到“通訊”

在此之前,王震曾以一作身份在《自然—通訊》《物理評論快報》等知名期刊上發表過文章,也曾參與過一項Science論文的工作。

這次是他首次以共同通訊作者身份,在Nature這樣的頂刊上發文。

年輕的科研人員常常感慨,“當得了CNS(Cell、Nature、Science三大學術頂刊)的一作,不一定能當得了CNS的通訊。”對于正處在從“研究生”到“研究者”過渡階段的王震來說,這篇論文的意義顯然非比尋常。

他認為,在讀博和做博后期間,以一作身份發表知名期刊文章,除了個人的努力和機遇,還反映的是背后導師、團隊等多種資源的加持——“簡單來說,這期間你發表的論文,反映的其實是你導師的水平。”而要真正成為CNS的通訊作者,需要具有提出創想、統籌項目、指導合作者協同攻關的能力和資源。

王震說:“我覺得自己還算不上一個完全獨立的研究者。但我很幸運,我們所處的浙江大學超導量子計算團隊,在王浩華教授的領導下,聚集了一群優秀的人才,積累了非常豐富的技術儲備。在這個領域里的每一次突破,都有賴于大家團結一致,集體攻堅的力量。超導量子計算技術涉及多學科交叉、技術復雜、攻關難度高,年輕人單打獨斗或許很難有所突破,只有團結在一起共同發力,才有機會早日實現真正的量子計算機!”

就拿這篇Nature論文來說,相關的科學研究是從2021年3月左右啟動的。相當于只用了一年多時間就獲得了這樣的成果。但在這背后,發揮巨大作用的是浙江大學多年打造的超導量子計算平臺,以及他所在團隊長期提升芯片性能和測控精度的努力。

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王震(左一)與實驗室研究人員  圖源:清華大學

“我就是普普通通的小鎮做題家”

在很多人看來,王震的科研之路走得挺順。

2010年參加高考進入浙江大學后,他的全部學習工作都是在這方校園開展的。

還在讀本科時,自嘲“英語不好”的他選擇了浙江大學物理系頗具特色的“3+5”培養模式——也就是“3年本科,5年博士”,在大學三年級后直接進入5年的碩博連讀階段。這在當時,也是一種吸引優秀學子留在本土繼續深造的渠道。

在這期間,王震的導師、浙江大學教授許祝安努力確保國內讀博的學生擁有和國際同步的實驗條件;而另一位導師鄭毅,剛從新加坡國立大學歸國,也把國際上最前沿的拓撲量子材料發展方向,帶到王震面前。

在浙大本土平臺和團隊的培養下,王震成長得很順利。他在博士期間以第一作者身份在《自然-通訊》上發文,并在兩年的博士后階段后,順利入職浙江大學,擔任特聘研究員。

王震博士后出站是在2021年,當時對這樣的年輕人,浙江大學有兩種人才聘用方式:學校“百人計劃”研究員和特聘研究員。前者更傾向于有留學工作經歷的“海歸”人才,后者則主要向本土優秀人才傾斜。相比之下,前者可以直接招收學生,而后者則需要拿到國家級基金項目后,才能開始招生。

不過,從今年開始,浙江大學已經取消了特聘研究員計劃。在此之后的本土人才和海歸人才,將在同樣的賽道中競爭。

作為浙江大學特聘研究員中的一員,王震對自己的成長和發展抱持著一種平常心。“我就是一個普普通通的小鎮做題家,在浙大遇到了一個很好的研究領域,得到了很好的培養和機會。”

面對特聘研究員“非升即走”的特殊機制,王震表示自己暫時沒有想太多。他更多地是希望能盡自己所能,早日實現真正的超導量子計算機。“我相信這個研究領域在未來的人類生活中會有重要意義。敦促我前進的,大概是一種探索世界的責任感吧。”

“回顧我自己的成長經歷,我并沒有過多地規劃什么,也沒有太強的焦慮感。就是盡可能積極樂觀地,做好每一階段的事情。”他說。

參考資料:

https://doi.org/10.1038/s41586-022-04854-3

 

 
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