清華浙大年度學(xué)生最高獎(jiǎng)，都頒向量子物理

楊凈?發(fā)自 凹非寺
量子位 報(bào)道 | 公眾號(hào) QbitAI

有點(diǎn)巧。

一個(gè)多月，兩所大學(xué)的學(xué)生最高獎(jiǎng)，都頒給了量子物理研究者。

一個(gè)是清華大學(xué)叉院的馬雨瑋，16級(jí)量子信息中心直博生，2020年度“特獎(jiǎng)國(guó)獎(jiǎng)”雙料得主。

△圖源：清華叉院官微

他首次成功地演示了基于玻色二項(xiàng)式編碼的量子糾錯(cuò)以及可容錯(cuò)量子門(mén)操作，其研究成果發(fā)表在了Nature Physics雜志上。

同樣是量子領(lǐng)域的16級(jí)直博生，浙江大學(xué)物理學(xué)的郭秋江，前幾天剛獲得了浙大校設(shè)最高層次獎(jiǎng)學(xué)金——竺可楨獎(jiǎng)學(xué)金。

△圖源：浙大官微

他主導(dǎo)搭建了可同步調(diào)控20個(gè)超導(dǎo)量子比特的量子模擬平臺(tái)，與多個(gè)團(tuán)隊(duì)一起刷新了固態(tài)量子器件中生成糾纏態(tài)的量子比特?cái)?shù)目的世界記錄，其研究成果發(fā)表在了Science上。

清華叉院、浙大官微也都紛紛為他們點(diǎn)贊。

而細(xì)看他們的科研路徑發(fā)現(xiàn)，不同的選擇背后，有著共同的初心。

一個(gè)一路競(jìng)賽保送物理系，選擇清華直博，立志將成果留在國(guó)內(nèi)；另一個(gè)跨越3850公里考上浙大，只因兒時(shí)一本書(shū)，決定繼續(xù)深耕，推動(dòng)國(guó)家在這個(gè)領(lǐng)域進(jìn)步。

特獎(jiǎng)、國(guó)獎(jiǎng)雙料得主馬雨瑋

馬雨瑋，來(lái)自清華大學(xué)量子信息中心，研究方向?yàn)槌瑢?dǎo)量子計(jì)算機(jī)，主要研究量子糾錯(cuò)的物理實(shí)現(xiàn)問(wèn)題，師從孫麓巖副教授。

據(jù)清華大學(xué)交院官微報(bào)道，他的導(dǎo)師給予了他很高的評(píng)價(jià)：

他有扎實(shí)的物理基礎(chǔ)、敏銳的物理直覺(jué)、以及超強(qiáng)的獨(dú)立工作的能力和優(yōu)異的實(shí)驗(yàn)技巧，是國(guó)內(nèi)和國(guó)際上我所經(jīng)歷和接觸的物理學(xué)博士中的佼佼者。

讀博期間，他共發(fā)表了17篇論文，其中1篇一作，4篇共同一作，其多項(xiàng)成果發(fā)表在Nature Physics、Physical Review Letters等頂刊。

2018年，馬雨瑋及研究組首次在二項(xiàng)式碼上實(shí)現(xiàn)了玻色編碼的量子糾錯(cuò)和普適單比特量子門(mén)，這是近幾年在量子糾錯(cuò)方面一個(gè)重要進(jìn)展，發(fā)表在了Nature子刊上。

據(jù)清華叉院官方公眾號(hào)介紹，在此實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)之上，馬雨瑋還進(jìn)一步發(fā)展了一種新的量子操控技術(shù)實(shí)現(xiàn)了「錯(cuò)誤透明」的量子門(mén)，可容忍在門(mén)操作過(guò)程中發(fā)生的錯(cuò)誤。

該量子門(mén)將在量子存儲(chǔ)、量子路由、量子測(cè)度學(xué)等領(lǐng)域有著重要前景。

科研之外，他還參與了實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)的搭建工作。

比如，用MATLAB搭建了實(shí)驗(yàn)室控制測(cè)量系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)基于FPGA板卡的實(shí)時(shí)反饋控制系統(tǒng)，在超導(dǎo)量子系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)并優(yōu)化了GRAPE算法。

竺可楨獎(jiǎng)學(xué)金獲得者郭秋江

郭秋江，則來(lái)自浙江大學(xué)物理系，研究方向是超導(dǎo)計(jì)算與量子模擬，師從王浩華教授——浙大超導(dǎo)量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)室的建立者。

博士期間，他共發(fā)表了11篇論文，其中以第一作者的身份分別在Nature Physics、Physical Review Letters發(fā)表了研究成果。

2019年，他曾主導(dǎo)搭建了可同步調(diào)控20個(gè)超導(dǎo)量子比特的量子模擬平臺(tái)。

所在團(tuán)隊(duì)與中科院物理所、中科院自動(dòng)化所、北京計(jì)算科學(xué)研究中心等通力合作，開(kāi)發(fā)出具有20個(gè)超導(dǎo)量子比特的量子芯片，并成功操控其實(shí)現(xiàn)全局糾纏，刷新了固態(tài)量子器件中生成糾纏態(tài)的量子比特?cái)?shù)目的世界記錄。

這項(xiàng)研究登上了Science雜志，郭秋江是其中的主要作者。

而整個(gè)搭建過(guò)程，郭秋江坦言并不容易。

據(jù)浙大官微援引本人描述：

僅在搭建20比特量子模擬平臺(tái)的過(guò)程中，他就連接了不下1000 根線，擰了不下3000個(gè) SMA 接頭。

△圖源：浙大官微

一年之后，他又成功模擬了多體物理中“多體局域化遷移率邊”這一在理論上富有爭(zhēng)議的現(xiàn)象，并為解決該問(wèn)題提供了實(shí)驗(yàn)方法。

該成果最終發(fā)表于權(quán)威期刊Nature Physics上，審稿人對(duì)這項(xiàng)研究給予了很高的評(píng)價(jià)：

極具創(chuàng)新性，是利用超導(dǎo)量子比特研究多體物理的一個(gè)巨大進(jìn)步。

本科期間就確定量子領(lǐng)域方向

而這樣的好奇心和探索精神，其實(shí)從小時(shí)候就已經(jīng)種下了。

首先是清華馬雨瑋同學(xué)，按照他父母的說(shuō)法就是，從未停止過(guò)世界探索的腳步。

據(jù)父母公開(kāi)博客中介紹，從小學(xué)到初中，他喜歡的東西很多。

從汽車(chē)玩具到滾軸溜冰、滑板、自行車(chē)、網(wǎng)球，從鋼琴到手風(fēng)琴、口琴、吉他，從野生動(dòng)物、哈里波特到天文地理等等。

直到高中，他進(jìn)入上海格致中學(xué)選擇物理作為主攻的方向。

因?yàn)橐I備物理競(jìng)賽，本就是住宿生的他，就幾乎沒(méi)有了節(jié)假日和休息，當(dāng)時(shí)父母就曾勸他可以少上些課。

他卻輕輕地對(duì)我說(shuō)，我想上的。

就在這樣的興趣驅(qū)動(dòng)下，馬雨瑋換來(lái)了應(yīng)有的回報(bào)。

 

• 2010年全國(guó)物理競(jìng)賽（上海賽區(qū)）二等獎(jiǎng)
• 2011年第28屆全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽決賽銀牌
• 上海市第六屆高三物理競(jìng)賽一等獎(jiǎng)
• 上海市第十七屆高二物理競(jìng)賽（南匯中學(xué)杯）一等獎(jiǎng)

 

……

最終，他以?xún)?yōu)異的競(jìng)賽成績(jī)被保送到了清華大學(xué)物理系。

而對(duì)于郭秋江來(lái)說(shuō)，一本6元錢(qián)的書(shū)為他打開(kāi)了科學(xué)的大門(mén)。

據(jù)浙大官微介紹，郭秋江還是四年級(jí)的時(shí)候，就用自己攢的六塊錢(qián)在新華書(shū)店買(mǎi)了一本《科學(xué)家的故事》。

跟大多數(shù)的小孩一樣，他被書(shū)中的故事所震撼，對(duì)那些偉大的科學(xué)家們產(chǎn)生了崇拜之情，也對(duì)神秘的科學(xué)有了最初的認(rèn)知。

當(dāng)時(shí)，他就暗下決心：以后我也要成為這樣的人。

△圖源：浙大官微，第一排左5為郭秋江。

接著，在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第二中學(xué)讀高中時(shí)遇到了兩位講課很有意思的物理老師，他對(duì)物理的興趣進(jìn)一步加強(qiáng)。

在填報(bào)高考志愿時(shí)，盡管身邊有很多聲音勸他選擇熱門(mén)專(zhuān)業(yè)，但他選擇遵從本心，進(jìn)入浙江大學(xué)竺可楨學(xué)院求是科學(xué)班，選擇了物理方向。

值得一提的是，兩個(gè)物理系學(xué)生，在本科期間就已經(jīng)決定在量子計(jì)算領(lǐng)域深耕。

馬雨瑋當(dāng)時(shí)的科研訓(xùn)練的研究方向正是量子信息，主要研究基于半導(dǎo)體量子點(diǎn)的量子計(jì)算。

而郭秋江則是在大三的時(shí)候，來(lái)到了現(xiàn)在的引路人——王浩華教授的課題組，開(kāi)啟了他的科研生涯。

“失敗才是科研的常態(tài)”

如今，已經(jīng)是兩位研究生博士生涯的第五年。

五年的實(shí)驗(yàn)室工作，他們有著一樣的想法——“失敗才是科研的常態(tài)”

馬雨瑋坦言，

我漸漸體會(huì)到了探索人類(lèi)已知領(lǐng)域之外的困難與樂(lè)趣。失敗與挫折在科研中是個(gè)常態(tài)，重要的是良好的心態(tài)與每次從失敗中獲得的新理解。

正是科研工作者不斷地探索與試錯(cuò)，人類(lèi)的認(rèn)知才能不斷開(kāi)闊，生活方式才能不斷翻新。

而郭秋江也說(shuō)：科研是一個(gè)不斷探索的過(guò)程，遭遇挫折是常態(tài)。

比如在完成“多體局域化遷移率邊”的實(shí)驗(yàn)中，就發(fā)生了各種意外，比如，電源穩(wěn)壓器出故障、水冷循環(huán)系統(tǒng)出故障兩次、低溫放大器出故障……

有時(shí)候，他要在實(shí)驗(yàn)室待了整整一夜，觀察整個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)；直到第二天早上6點(diǎn)師傅過(guò)來(lái)把故障修好后，他才放心。

之后文章審稿時(shí)也遇到了很多問(wèn)題，稿子改了很多遍，歷時(shí)3個(gè)多月才順利接收。

科研之外，兩個(gè)人都有自己的方式來(lái)放松自己。

馬雨瑋表示，現(xiàn)在他時(shí)常打打網(wǎng)球，鍛煉身體。此外，他還是一個(gè)吉他愛(ài)好者。有一年，他曾在叉院嘉年華學(xué)生節(jié)上合奏了一曲Depapepe的《start》。

而郭秋江選擇聽(tīng)歌跑步來(lái)緩解壓力。

不太忙的時(shí)候，他每周會(huì)跑兩三次，每次三到四公里。他曾走過(guò)20公里毅行，也跑過(guò)21公里半程馬拉松。

對(duì)他來(lái)說(shuō)，跑步就像科研，堅(jiān)持下去才會(huì)看到勝利的曙光。

至于接下來(lái)畢業(yè)會(huì)去哪里，兩位博士生都沒(méi)有具體透露，但大的方向已經(jīng)知道。

馬雨瑋告訴清華叉院官微，他選擇做一些有助于將量子計(jì)算應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題的工作。

而郭秋江也選擇將繼續(xù)在量子計(jì)算領(lǐng)域深耕，為推動(dòng)國(guó)家技術(shù)進(jìn)步貢獻(xiàn)自己的力量。

這幾年里，墨子號(hào)、“京滬干線”、“九章”量子計(jì)算機(jī)……不管是已經(jīng)站在世界前列的量子通信，還是剛實(shí)現(xiàn)量子優(yōu)越性的量子計(jì)算，中國(guó)在量子科技領(lǐng)域已經(jīng)頻頻有所突破。

或許現(xiàn)在，已經(jīng)可以預(yù)見(jiàn)到，這些不斷涌入的后生們，在前沿領(lǐng)域乘風(fēng)破浪的樣子了。

參考鏈接：
https://mp.weixin.qq.com/s/2kILrRTqc_WkZ3ZPbFyKOg
https://news.eol.cn/dongtai/202005/t20200515_1727375.shtml
https://journals.aps.org/prapplied/abstract/10.1103/PhysRevApplied.10.054009
https://arxiv.org/pdf/1805.09072.pdf
https://iiis.tsinghua.edu.cn/show-8944-1.html
http://blog.sina.com.cn/s/blog_497d0acf0100t857.html
http://news.cnnb.com.cn/system/2019/08/09/030075832.shtml
http://www.bjb.cas.cn/kjdt2016/202010/t20201009_5713913.html
https://mp.weixin.qq.com/s/9jfk8I12HS6Hb9X19A5_sg