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两所大学的学生最高奖,都颁给了量子物理研究者

发布来源:互联网    发布时间:2021-01-24 13:45

杨净 发自 凹非寺

有点巧。

一个多月,两所大学的学生最高奖,都颁给了量子物理研究者。

一个是清华大学叉院的 马雨玮,16级量子信息中心直博生,2020年度 “特奖国奖”双料得主。

两所大学的学生最高奖,都颁给了量子物理研究者(图1)

图源:清华叉院官微

他首次成功地演示了基于玻色二项式编码的量子纠错以及可容错量子门操作,其研究成果发表在了Nature Physics杂志上。

同样是量子领域的16级直博生,浙江大学物理学的 郭秋江,前几天刚获得了浙大校设最高层次奖学金— 竺可桢奖学金

两所大学的学生最高奖,都颁给了量子物理研究者(图2)

图源:浙大官微

他主导搭建了可同步调控20个超导量子比特的量子模拟平台,与多个团队一起刷新了固态量子器件中生成纠缠态的量子比特数目的世界记录,其研究成果发表在了Science上。

两所大学的学生最高奖,都颁给了量子物理研究者(图3)

两所大学的学生最高奖,都颁给了量子物理研究者(图4)

而细看他们的科研路径发现,不同的选择背后,有着共同的初心。

一个一路竞赛保送物理系,选择清华直博,立志将成果留在国内;另一个跨越3850公里考上浙大,只因儿时一本书,决定继续深耕,推动国家在这个领域进步。

特奖、国奖双料得主马雨玮

马雨玮,来自清华大学量子信息中心,研究方向为超导量子计算机,主要研究 量子纠错的物理实现问题,师从 孙麓岩副教授。

两所大学的学生最高奖,都颁给了量子物理研究者(图5)

据清华大学交院官微报道,他的导师给予了他很高的评价:

他有扎实的物理基础、敏锐的物理直觉、以及超强的独立工作的能力和优异的实验技巧,是国内和国际上我所经历和接触的物理学博士中的佼佼者。

读博期间,他共发表了 篇论文,其中1篇一作,4篇共同一作,其多项成果发表在Nature Physics、Physical Review Letters等顶刊。

2018年,马雨玮及研究组 首次在二项式码上实现了玻色编码的量子纠错和普适单比特量子门,这是近几年在量子纠错方面一个重要进展,发表在了Nature子刊上。

两所大学的学生最高奖,都颁给了量子物理研究者(图6)

该量子门将在量子存储、量子路由、量子测度学等领域有着重要前景。

科研之外,他还参与了实验室平台的搭建工作。

比如,用MATLAB搭建了实验室控制测量,基于FPGA板卡的实时反馈控制,在超导量子中实现并优化了GRAPE算法。

两所大学的学生最高奖,都颁给了量子物理研究者(图7)

竺可桢奖学金获得者郭秋江

郭秋江,则来自浙江大学物理系,研究方向是超导计算与量子模拟,师从 王浩华教授—浙大超导量子计算实验室的建立者。

两所大学的学生最高奖,都颁给了量子物理研究者(图8)

2019年,他曾主导搭建了可同步调控20个超导量子比特的量子模拟平台。

所在团队与物理所、自动化所、北京计算科学研究中心等通力合作,出具有20个超导量子比特的量子芯片,并成功操控其实现全局纠缠,刷新了固态量子器件中生成纠缠态的量子比特数目的世界记录。

这项研究登上了Science杂志,郭秋江是其中的共同一作。

两所大学的学生最高奖,都颁给了量子物理研究者(图9)

而整个搭建过程,郭秋江坦言并不容易。

据浙大官微援引本人描述:

仅在搭建20比特量子模拟平台的过程中,他就连接了不下1000 根线,拧了不下3000个 SMA 接头。

两所大学的学生最高奖,都颁给了量子物理研究者(图10)

图源:浙大官微

该成果最终发表于权威期刊Nature Physics上,审稿人对这项研究给予了很高的评价:

极具创新性,是利用超导量子比特研究多体物理的一个巨大进步。

两所大学的学生最高奖,都颁给了量子物理研究者(图11)

本科期间就确定量子领域方向

而这样的好奇心和探索精神,其实从小时候就已经种下了。

首先是清华马雨玮同学,按照他父母的说法就是,从未停止过世界探索的脚步。

据父母公开博客中介绍,从小学到初中,他喜欢的东西很多。

从汽车玩具到滚轴溜冰、滑板、自行车、网球,从钢琴到手风琴、口琴、吉他,从野生动物、哈里波特到天文地理等等。

两所大学的学生最高奖,都颁给了量子物理研究者(图12)

直到高中,他进入上海格致中学选择 物理作为主攻的方向。

因为要筹备物理竞赛,本就是住宿生的他,就几乎没有了节假日和休息,当时父母就曾劝他可以少上些课。

他却轻轻地对我说, 我想上的。

就在这样的兴趣驱动下,马雨玮换来了应有的回报。

2010年全国物理竞赛(上海赛区)二等奖

2011年第28届全国中学生物理竞赛决赛银牌

上海市第六届高三物理竞赛一等奖

上海市第十七届高二物理竞赛(南汇中学杯)一等奖

最终,他以优异的竞赛成绩被保送到了清华大学物理系。

而对于郭秋江来说,一本 6元钱的书为他打开了科学的大门。

据浙大官微介绍,郭秋江还是四年级的时候,就用自己攒的六块钱在新华书店买了一本 科学家的故事

跟大多数的小孩一样,他被书中的故事所震撼,对那些伟大的科学家们产生了崇拜之情,也对神秘的科学有了最初的认知。

当时,他就暗下决心: 以后我也要成为这样的人。

两所大学的学生最高奖,都颁给了量子物理研究者(图13)

图源:浙大官微,第一排左5为郭秋江。

接着,在新疆生产建设兵团第二中学读高中时遇到了两位讲课很有意思的物理老师,他对物理的兴趣进一步加强。

在填报高考志愿时,尽管身边有很多声音劝他选择热门专业,但他选择遵从本心,进入 浙江大学竺可桢学院求是科学班,选择了物理方向。

值得一提的是,两个物理系学生,在本科期间就已经决定在量子计算领域深耕。

马雨玮当时的科研训练的研究方向正是 量子信息,主要研究基于半导体量子点的量子计算。

而郭秋江则是在大三的时候,来到了现在的引路人—王浩华教授的课题组,开启了他的科研生涯。

“失败才是科研的常态”

如今,已经是两位研究生博士生涯的第五年。

五年的实验室工作,他们有着一样的想法— “失败才是科研的常态”

马雨玮坦言。

我渐渐体会到了探索人类已知领域之外的困难与乐趣。失败与挫折在科研中是个常态,重要的是良好的心态与每次从失败中获得的新理解。

而郭秋江也说:科研是一个不断探索的过程,遭遇挫折是常态。

比如在完成“多体局域化迁移率边”的实验中,就发生了各种意外,比如,电源稳压器出故障、水冷循环出故障两次、低温放大器出故障…

有时候,他要在实验室待了整整一夜,观察整个的状态;直到第二天早上6点师傅过来把故障修好后,他才放心。

之后文章审稿时也遇到了很多问题,稿子改了很多遍,历时3个多月才顺利接收。

科研之外,两个人都有自己的方式来放松自己。

马雨玮表示,现在他时常打打网球,锻炼身体。此外,他还是一个吉他爱好者。有一年,他曾在叉院嘉年华学生节上合奏了一曲Depapepe的《start》

而郭秋江选择听歌跑步来缓解压力。

不太忙的时候,他每周会跑两三次,每次三到四公里。他曾走过20公里毅行,也跑过21公里半程马拉松。

对他来说, 跑步就像科研,坚持下去才会看到胜利的曙光。

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至于接下来毕业会去哪里,两位博士生都没有具体透露,但大的方向已经知道。

马雨玮告诉清华叉院官微,他选择做一些有助于 将量子计算应用于实际问题的工作。

而郭秋江也选择将继续在量子计算领域深耕,为推动国家技术进步贡献自己的力量。

这几年里,墨子号、“京沪干线”“九章”量子计算机…不管是已经站在世界前列的量子通信,还是刚实现量子优越性的量子计算,中国在量子科技领域已经频频有所突破。

或许现在,已经可以预见到,这些不断涌入的后生们,在前沿领域乘风破浪的样子了。

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本文相关词条概念解析:

量子

量子(quantum)是现代物理的重要概念。最早是M普朗克在1900年提出的。他假设黑体辐射中的辐射能量是不连续的,只能取能量基本单位的整数倍。后来的研究表明,不但能量表现出这种不连续的分离化性质,其他物理量诸如角动量、自旋、电荷等也都表现出这种不连续的量子化现象。这同以牛顿力学为代表的经典物理有根本的区别。量子化现象主要表现在微观物理世界。描写微观物理世界的物理理论是量子力学。量子一词来自拉丁语quantum,意为“有多少”,代表“相当数量的某物质”。在物理学中常用到量子的概念,指一个不可分割的基本个体。例如,“光的量子”是光的单位。而延伸出的量子力学、量子光学等更成为不同的专业研究领域。其基本概念为所有的有形物质是“可量子化的”。“量子化”指其物理量的数值是特定的,而不是任意值。例如,在(休息状态的)原子中,电子的能量是可量子化的。这决定原子的稳定和一般问题。在20世纪的前半期,出现了新的概念。许多物理学家将量子力学视为了解和描述自然的的基本理论。在量子出现在世界上100多年间,经过普朗克,爱因斯坦,斯蒂芬霍金等科学家的不懈努力,已初步建立量子力学理论。

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