作者:李晨阳 孟凌霄 来源:科学网微信公众号 发布时间:2022/8/11 21:06:17
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30岁浙大“青椒”Nature发文:从“小镇做题家”到通讯作者

 

文 |《中国科学报》记者 李晨阳 见习记者 孟凌霄

王震今年刚满30岁。从2021年成为浙江大学的一名特聘研究员后,短短一年多时间,他就以共同通讯作者身份在Nature上发表了一项重要研究:在超导系统中首次实现了拓扑时间晶体的全数字化量子模拟。

让人们感兴趣的是他的简历。在个人主页上,王震的教育经历和工作经历只有寥寥数行:从学士、博士、博士后到特聘研究员,都在浙江大学物理系。

他至今使用的浙江大学校园邮箱地址,就是以2010开头的,那是他本科考进浙江大学的时间。

浙江大学物理学院王震、王浩华研究组与清华大学交叉信息研究院邓东灵研究组等合作发表的Nature论文

“拓扑时间晶体”,从想象到现实

“时间晶体”概念最早由诺贝尔物理学奖得主弗兰克•维尔泽克(Frank Wilczek)于2012年提出。

我们通常所说的晶体,像钻石、雪花等,其内部粒子是在空间上周期排列的。那么相应的,“时间晶体”就是指系统的某些特性在时间上呈现周期性重复。

“你看过《星际穿越》吧?主人公进入书架之后的‘五维空间’,在这里,时间变成了立体的存在,而且不断地回环重复。然后男主就在里面穿梭寻找,想劝说曾经的自己不要离开地球,好好陪伴女儿。”王震很努力地向《中国科学报》解释这个概念,“这就是一种对‘时间晶体’的想象。”

在此之前,已经有科学家实现了在特定平台上的离散时间晶体。但王震所在的团队想做一些“别人没有做过的,非常规的东西”。这个时候,清华大学助理教授邓东灵提出的一个设想吸引了他们。

邓东灵构思的是一种全新的时间晶体——拓扑时间晶体,简单来说即只有边界呈现离散的时间晶体行为。面对这个极具挑战性的科学难题,浙江大学多年打造的超导量子计算平台正适合大显身手。

在这项研究中,浙大研究团队首次尝试了“全数字化量子模拟”的实验方案。在26量子比特的“天目1号”超导量子芯片上,通过操作高达240层深度的量子门用于实现合作者的构思。

26个量子比特是什么概念呢?

使用经典计算机模拟量子多体系统,随着粒子数目的增加,其消耗的时间、内存,以及模拟难度都是以指数级别上升,而使用量子计算机模拟,则难度是线性增加。

截至团队向Nature投稿的2021年9月,“26”是当时世界上采用全数字量子模拟比特数目最多的方案。时至今日,这一数字仍是国际上比较领先的量子比特级别。

这次拓扑时间晶体的成功模拟,极大地激励了王震和他的合作伙伴们。“随着技术的进步,我们有能力去精确地操控微观粒子的量子行为,这是支配自然的最基础的一种力量。很难想象这种能力在未来能创造出什么崭新的东西!”

拓扑时间晶体 图源:清华大学新闻网

学术独立,从“一作”到“通讯”

在此之前,王震曾以一作身份在《自然—通讯》《物理评论快报》等知名期刊上发表过文章,也曾参与过一项Science论文的工作。

这次是他首次以共同通讯作者身份,在Nature这样的顶刊上发文。

年轻的科研人员常常感慨,“当得了CNS(Cell、Nature、Science三大学术顶刊)的一作,不一定能当得了CNS的通讯。”对于正处在从“研究生”到“研究者”过渡阶段的王震来说,这篇论文的意义显然非比寻常。

他认为,在读博和做博后期间,以一作身份发表知名期刊文章,除了个人的努力和机遇,还反映的是背后导师、团队等多种资源的加持——“简单来说,这期间你发表的论文,反映的其实是你导师的水平。”而要真正成为CNS的通讯作者,需要具有提出创想、统筹项目、指导合作者协同攻关的能力和资源。

王震说:“我觉得自己还算不上一个完全独立的研究者。但我很幸运,我们所处的浙江大学超导量子计算团队,在王浩华教授的领导下,聚集了一群优秀的人才,积累了非常丰富的技术储备。在这个领域里的每一次突破,都有赖于大家团结一致,集体攻坚的力量。超导量子计算技术涉及多学科交叉、技术复杂、攻关难度高,年轻人单打独斗或许很难有所突破,只有团结在一起共同发力,才有机会早日实现真正的量子计算机!”

就拿这篇Nature论文来说,相关的科学研究是从2021年3月左右启动的。相当于只用了一年多时间就获得了这样的成果。但在这背后,发挥巨大作用的是浙江大学多年打造的超导量子计算平台,以及他所在团队长期提升芯片性能和测控精度的努力。

王震(左一)与实验室研究人员

“我就是普普通通的小镇做题家”

在很多人看来,王震的科研之路走得挺顺。

2010年参加高考进入浙江大学后,他的全部学习工作都是在这方校园开展的。

还在读本科时,自嘲“英语不好”的他选择了浙江大学物理系颇具特色的“3+5”培养模式——也就是“3年本科,5年博士”,在大学三年级后直接进入5年的硕博连读阶段。这在当时,也是一种吸引优秀学子留在本土继续深造的渠道。

在这期间,王震的导师、浙江大学教授许祝安努力确保国内读博的学生拥有和国际同步的实验条件;而另一位导师郑毅,刚从新加坡国立大学归国,也把国际上最前沿的拓扑量子材料发展方向,带到王震面前。

在浙大本土平台和团队的培养下,王震成长得很顺利。他在博士期间以第一作者身份在《自然-通讯》上发文,并在两年的博士后阶段后,顺利入职浙江大学,担任特聘研究员。

王震博士后出站是在2021年,当时对这样的年轻人,浙江大学有两种人才聘用方式:学校“百人计划”研究员和特聘研究员。前者更倾向于有留学工作经历的“海归”人才,后者则主要向本土优秀人才倾斜。相比之下,前者可以直接招收学生,而后者则需要拿到国家级基金项目后,才能开始招生。

不过,从今年开始,浙江大学已经取消了特聘研究员计划。在此之后的本土人才和海归人才,将在同样的赛道中竞争。

作为浙江大学特聘研究员中的一员,王震对自己的成长和发展抱持着一种平常心。“我就是一个普普通通的小镇做题家,在浙大遇到了一个很好的研究领域,得到了很好的培养和机会。”

面对特聘研究员“非升即走”的特殊机制,王震表示自己暂时没有想太多。他更多地是希望能尽自己所能,早日实现真正的超导量子计算机。“我相信这个研究领域在未来的人类生活中会有重要意义。敦促我前进的,大概是一种探索世界的责任感吧。”

“回顾我自己的成长经历,我并没有过多地规划什么,也没有太强的焦虑感。就是尽可能积极乐观地,做好每一阶段的事情。”他说。

参考资料:

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

 
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