作者:王兆昱 来源:科学网微信公众号 发布时间:2024/6/19 20:33:29
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29岁PI入职北大!他希望“给学生高自由度”

 

“我们看待科研论文就像看待自己的孩子一样,但审稿人的评价是不可控的,因此,内心必须保持平和。”青年学者彭湃对《中国科学报》说。

北大本科、麻省理工学院博士、普林斯顿大学博士后……手握多篇“顶刊”论文,彭湃却从未想过发文章有什么秘诀。他认为,重要的是把科研工作做好,不要让对结果的追求搅扰内心的宁静。

10多年前,18岁的彭湃作为竞赛生被保送至北大元培学院。本科时的他“误打误撞”跟着肖云峰教授选定了自己的科研方向——量子光学。

现如今,29岁的彭湃再次回到母校,担任北京大学物理学院现代光学研究所助理教授。坐在新燕园校区一张大大的办公桌前,他将以独立PI的身份开启新的科研生活。

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彭湃生活照

与量子光学“定情”

当初被北大录取时,彭湃并未想好自己要学什么专业。好在北大拥有鼓励学生自由选课、在第三学期再确定专业的元培学院,与当时的彭湃“一拍即合”。

进入元培学院后,彭湃明确了两点:第一是研究物理学;第二是若有机会,出国去看看。基于以上想法,彭湃开始多方寻找合适的课题组,主要是看组里培养的本科生去向如何。

“当时运气很好,联系到了肖云峰老师,他在带本科生做科研方面非常有名。而且量子光学方向听起来还挺有趣的。”在彭湃看来,自己选方向时,其实是有很多懵懂和运气成分在的。而这份懵懂,随着他研究深入,逐渐变得确定。

在本科期间跟随肖云峰进行微腔光场调控研究后,2017年,彭湃以第一作者身份在《物理评论快报》上发表文章。

 

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《通过微腔调制等离激元增强光与物质的相干相互作用》,发表于2017年12月

在量子光学中,光与物质的相互作用是一个基本问题。光是飞行的量子信息载体,而若要对局域做处理,则需要如原子等固定的载体。做个类比,在通信方面,无线电、电缆、光纤是移动的载体,而我们手中的电脑就是局域的载体。

要把两种载体连接在一起是比较困难的事情,在量子光学中更是如此。首先,在尺度上,光子比原子大1000—10000倍;其次光子的飞行速度很快,如何在很短的时间内跨越如此大的空间尺度,搭建好两种载体之间的时空“桥梁”呢?

“微腔”是很好的方法,即制作一个微米尺度的腔体,让光在其中来回转很多圈(如10亿圈),重复多次与原子相交互。

而2017年的这项成果是在微米尺度腔体的基础上引入了金属颗粒,将光子尺度进一步缩小到10纳米尺度。虽然“桥梁”变得复杂了,但通过理论计算,发现信息转换的效率会变得更高。

在肖云峰课题组的经历,让彭湃在本科时就有了一个很好的科研开端。同时,量子技术在近十年来发展得很好,彭湃很庆幸自己与量子光学“定情”。

虽然彭湃早早就专注于物理,兼容并包的元培学院还是给了他不一样的体验,当年同宿舍的同学中,还有学数学、学考古的。

多年后,这种多元化的影响愈加显化。“像物理这种基础学科,学生大多会去读博、做科研,但在元培学院,你可以看到不同的人在毕业后有不同的选择和人生经历。”彭湃告诉《中国科学报》,他有位师兄在22岁时创办了一所青少年足球学校,教练均为高学历人才,将体育与综合素质教育融合起来。

此外,科研难免涉及不同领域的交叉。要了解一个新的领域,往往需要大量阅读相关的文献;而对于彭湃来说,跟老同学打2小时的电话聊聊,就能掌握一个领域的前沿动态。

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彭湃生活照

内心平和最重要

在美国读博和做博后期间,彭湃在《自然》《自然—物理学》《物理评论快报》及Optica等高水平期刊上发表了十多篇文章。

其中,2023年和2024年两年间,他就发表了至少4篇“顶刊”论文。

作为青年学者,彭湃已经有了相当的期刊发表经验。但在被问及“怎样确定一篇文章能被顶刊接收”时,彭湃直言:“完全不可控。”

“审稿工作有一定随机性,将文章发给两三个审稿人去审,审稿人如果觉得很差,你只能尝试去解释,很多时候不会被认可,就只能换一个地方投稿。”彭湃认为,最难也最重要的是保持内心平和。

彭湃的人生哲学是:尽量把事情做好,但对于自己控制之外的事情,也要学会接受,毕竟人生的路很多,也很长。

在外人眼中,彭湃也许是令人羡慕的——一路名校、在风华正茂的年纪就有了一定的科研积累、回到北大担任PI等。但他本人表示,不一定要追求好学校、顶刊论文,只要在做有意义的事情就好,“找准前进的方向,有什么问题解决什么问题”。

事实上,彭湃的求学经历并不像外人所见那般一帆风顺,他也经历过很煎熬的时刻。

在麻省理工学院读博伊始,彭湃认识到,虽然许多厉害的物理学家都做理论,但物理学是实验科学,在实验中解决问题是非常重要的。

在他的实验室里,许多大型的实验仪器比彭湃的年龄还大,因老旧出现问题,由于非常昂贵,没有经费更换,厂商也不再提供老型号的维修服务。刚上手实验的彭湃需要带着很大的不确定性,边做实验边自己摸索着维修仪器。

2019年初,彭湃回国探亲,返回美国时签证审查遇上了问题,足足拖了3个月。第一次面对这种情况的彭湃很是煎熬,在这3个月中,他完全不知道签证审查的进度条,没有任何消息,不知道何时能回到实验室继续攻读学位。“不确定性是最让人焦虑的。”彭湃说。

自从这次签证事件后,彭湃再也没回国探过亲,而是在美国专心学业。虽然想家,但看到许多和他一样的理工科博士生也是如此,觉得自己也没那么孤独。

读博期间,彭湃的研究与量子多体物理问题有关。

在低能物理中,第一性原理及其基本模型为大家所熟悉。但在量子多体问题中,由于复杂度提高,第一性原理不再适用,需要新的理论和新的实验手段。彭湃跟随导师Paola Cappellaro,通过核磁共振平台研究一些热力学问题,希望通过建立一个模型,用尽量简单的参数来描述量子多体系统的统一行为。

而在普林斯顿大学做博后时,彭湃转做原子阵列实验,这对他而言是很大的挑战。一方面原子阵列实验很复杂,他读博士期间并没有受过相关的训练;另一方面,原子阵列技术当时正处于发展阶段,前景尚不明朗,可选择的实验室也不多。

彭湃选择了不到40岁的Jeff Thompson作为博士后导师。Jeff Thompson的实验室于建立之初就瞄准了冷原子量子计算这根“硬骨头”,在量子热潮到来前就有很深的积淀。

如今,已在北大担任独立PI的彭湃希望将在这个实验室学到的东西发扬光大,继续发展冷原子和量子物理研究。

给学生更高自由度

彭湃到北大任职的初心非常简单:第一是继续开拓相关领域,第二是将自己当学生时得到的指导和帮助传递下去。毕竟教育就像接力棒,传递的不仅是知识,还有实验室的风格氛围、思考问题的方式等。

彭湃回忆起自己的博导Paola Cappellaro时说:“她给学生很大的自由度,让学生按自己喜欢的节奏去做,同时又不会放任不管,而是随时回答学生的问题。”

他希望自己也能做这样的导师。

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彭湃(右)与他的博导Paola Cappellaro

在彭湃看来,北大的学生善于思考和质疑,常常会提出导师都想不到的方向,因此,自由度是必不可少的。

“一开始要给学生一个大致的课题方向,在实践课题的过程中随时给他提供必要的支持,看他有没有自己想做的东西,能不能自己开创下一个课题。”

对于想进入量子光学和量子计算领域的学生,彭湃的建议是,首先,要学习好基础的量子力学课程。因为这个领域最大的难点在于,它是反经典世界直觉的,需要建立起全新的物理图像和直觉,才能更好地开展研究。

其次,要尽早接触科研。与主打吸收知识的课堂不同,科研更注重创新和实践,这种模式的转变是需要时间的,最好在本科阶段就完成。

“能够一路走来,是因为足够幸运,遇到了很好的导师和同学。我希望能一直走下去,和同行一起为这个领域作出更多贡献。”彭湃笑着说。

 
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