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追梦星辰大海 筑梦新时代 ——记2020年国家自然科学二等奖获得者张靖团队

信息来源:物理电子工程学院 光电研究所 文字:耿璐 时间:2021-11-04

11月3日,2020年度国家科学技术奖励大会在北京隆重举行。习近平等党和国家领导人出席大会并为获奖代表颁奖。在此次奖励大会上,由山西大学量子光学与光量子器件国家重点实验室主任、光电研究所所长张靖教授领衔的项目“基于超冷费米气体的量子调控”荣获2020年国家自然科学二等奖。张靖与其他三位主要成员——王鹏军教授、黄良辉教授、孟增明副教授,在北京人民大会堂第一时间共同分享喜悦。

北京深秋的阳光,照在他们激动的脸庞上。四位科学家手捧证书,心潮澎湃。科技创新、自立自强,奔赴新征程的乐章已奏响。满怀激动与喜悦,肩负责任与使命,他们回到熟悉的实验室,开启攀登奉献的新征程。忙碌在布满仪器的实验室里,坚守在国际科研攻关的第一线,张靖团队正像是一棵挺拔的松树,扎根三晋大地,历经“千磨万击”,更加郁郁葱葱。

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咬定青山不放松:做科技创新的开拓者

“要充分认识推动量子科技发展的重要性和紧迫性,加强量子科技发展战略谋划和系统布局,把握大趋势,下好先手棋。”2020年10月16日中央政治局就量子科技研究和应用前景举行第二十四次集体学习,中共中央总书记习近平在主持学习时这样强调。

在三晋大地这片热土上,就有这样一支量子科技研究团队——山西大学物理学科团队。上世纪80年代初期,留学美国的彭堃墀学成归国,回到山西大学,以敏锐的战略眼光,紧紧抓住量子光学蓄势待发的历史机遇,在山西省委、省政府的大力支持下,率先在国内建立了量子光学实验室,把山西大学物理学科带入了世界科学前沿。

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近四十年的建设与发展中,学科取得了多项创新科研成果,实现了国家重点实验室、国家重点学科、国家创新研究群体等一系列突破,获得国家自然科学二等奖、国家技术发明二等奖等,被评为国家创新研究群体、全国黄大年式团队,在山西高校“111”创新工程、“1331工程”建设上树立了一面旗帜。多年来,多位国家及山西省领导调研实验室,看望慰问科研团队一线教师,加大基础研究投入,给予了必要政策支持,为物理基础学科研究创造了良好的科研生态。

咬定青山不放松。肩负起国家科技创新的历史使命,扎根在量子科技研究第一线,山西大学物理人始终面向世界科技前沿和国家重大需求,围绕国家布局的量子科技重大科学前沿问题,开展量子信息、量子传感、量子精密测量、光量子器件等方面前沿科学研究。平均年龄不超过四十岁的张靖团队就是这样一群科技创新的开拓者。

此次获奖的“基于超冷费米气体的量子调控”成果中,张靖团队对超冷费米气体量子调控的关键基础问题进行了深入系统的研究,建立了我国第一个超冷费米子实验平台,完成了国内第一个实现费米气体量子简并的实验,在国际上率先实验实现一维(2012年)和两维(2016年)自旋轨道耦合的简并费米气体,在量子材料的设计与制备、量子精密测量等领域研究上有了突破,取得了一系列具有重要科学价值的量子科技成果,引发了国际上大量相关理论和实验方面的研究。

始不垂翅,终能奋翼。团队相关成果得到了国内外同行专家的高度认可与积极评价。美国国家标准局NIST的I.Spielman教授特别评价该项目工作“是第一个在原子费米气体中实验观测自旋轨道耦合”。美国MIT诺贝尔物理学奖获得者W.Ketterle教授、意大利佛罗伦萨大学L.Fallani教授、中国科学技术大学潘建伟院士等国内外顶级实验室团队在后续相关实验工作中都引用和评价了这项工作。8篇代表性论文发表在Nature Phys.、PRL等物理学科领域一流国际期刊,SCI他引1083次,单篇最高SCI他引593次,被国际著名学术刊物Science、Nature及其子刊、Rev.Mod.Phys.等多次引用,一项成果获2016年度“中国百篇最具影响国际学术论文”。该项目得到973项目、国家杰出青年基金、国家基金委的创新群体、国家自然科学基金重点项目等资助,受邀在超冷原子领域DAMOP、BEC2013、ICOLS、ISCAP等重要国际学术会议作邀请报告20余次。成果获得中国物理学会饶毓泰物理奖,第一完成人张靖教授以“超冷原子尤其是在费米气体中实现人工自旋轨道耦合的开创性实验”于2017年获美国光学学会(OSA)Fellow和2019年获美国物理学会(APS)Fellow,第二完成人、国家优秀青年科学基金获得者王鹏军教授获全国百篇优秀博士论文提名奖,第三完成人、青年长江学者黄良辉教授获全国光学优秀博士学位论文奖。第四完成人孟增明副教授获2018年山西省自然科学一等奖,入选2018年度山西省“三晋英才”支持计划青年优秀人才。

志之所趋,无远弗届,穷山距海,不能限也。“创新,创新,再创新,瞄准量子科技前沿进军”,是团队成员们多年来秉持的信念。只要探索科学真理的志向还要往前走,只要为祖国科技事业奋斗的志向还要往前走,穷山距海都无法限定他们科研之路的尽头。

千磨万击还坚劲:做探索梦想的实干者

科学成就离不开精神支撑。张靖说,在多年的求学生涯中,对他影响最大的人就是他的导师、入党介绍人彭堃墀院士。导师身上的科学家精神贯穿于张靖二十余年的科研生活点滴之中,激励着他向科学的“无人区”进军,勇于探索。

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2020年11月14日,“科学探索奖”颁奖典礼在北京钓鱼台国宾馆隆重举行,来自九大领域的50名获奖人依次从饶毅、潘建伟、邬贺铨、程泰宁等发起人手中接过奖杯,张靖位列其中。获奖寄语中,张靖如是说:

“科学研究从来不是一帆风顺,从事基础研究需要付出更多的耐心和坚持。由最初的喜爱到执着的坚持,从坚定的选择到不忘初心的坚守,在攀登科研顶峰的道路上,一步一个脚印地踏实前行。在享受着物理乐趣的同时,刻苦钻研,不断探索新的研究方向。年轻人当志存高远,勇攀高峰,不忘初心,不负韶华!”

寥寥数语,道出了科研工作者的心路历程。这不仅是从彭堃墀院士等老一辈科学家身上感知到的,更是张靖二十多年身体力行的传承和发扬。

自中学时代起,张靖心中一直有个物理的梦。怀着对物理炽热的爱,成绩优异的他于1991年选择了华中科技大学光电子专业,开始进行更细致深入的学习与探索,并对光电研究表现出强烈的学术兴趣。大学毕业后,他考取了山西大学光电研究所的硕士研究生继续深造,开启创新挑战的硕士、博士学习生涯。为了提高自身的研究能力和开阔研究视野,追求最新的理论和知识,张靖没有把自己的科研之路局限于国内学习。2000年1月至4月,他赴日本国家计量研究所从事全固化单频绿光激光器碘分子光频标的实验研究;2002年3月至2003年9月在英国威尔士班戈大学S.L.Braunstein教授量子信息小组做博士后;2003年9月至2004年9月他又赴法国巴黎高等师范学校(ENS)物理系Kastler-Brossel实验室开展超冷费米气体冷却的实验研究。学成归来,2004年9月他回到山西大学光电研究所,从事科研和教学工作。

再次回到山西大学,作为青年科学家的张靖心中更有攀登的决心和信心了。在导师引领下,他确立了国际前沿的超冷原子研究方向,开始搭建实验平台,这也是我国第一个超冷费米子实验平台。在国内外近乎“一穷二白”的研究背景下,既没太多经验可参考学习,也无法清晰预见到未来几年的科研收获,山西大学依然从紧张的经费里给予这个年轻的平台足够的支持,为这个极具挑战的高难度项目奠定了既有国际超前视野又有追赶超越勇气的良好开头。

不问功利前程,只看脚踏实地。“不仅要有坐冷板凳的决心,更要有把冷板凳坐热的信心。”一项成果的获得,用了近20年,当问及如何看待科学研究的艰辛时,张靖这样回答。他平心静气地穿梭在精密仪器间,凝神忘我于尖端实验中,风华正茂的青春岁月全部投入到实验室中,任凭日升月落、春去秋来。这一方天地,他最为熟悉,好似一位多年交情的老友,亦有着家一般的温暖。晚上的光电研究所大楼,灯火通明的光亮让这里显得更加夺目。将早八晚十作为自己的工作时间,足以表明山西大学物理学科诸多科研人员是如何在攀登科学顶峰的道路上砥砺前行。

迎接挑战,发现探索的乐趣,科研从来不是苦行僧。张靖经常能体会到陈望道先生翻译《共产党宣言》时的那句感慨:“真理的味道是甜的。”科研路途中遇到的大大小小困难反而更点燃了张靖那份中学时代就种下的物理梦的热情。旺盛的好奇心、强大的时间管理能力和极强的学习能力,是团队青年教师对他的一致评价。

对于张靖主要从事的量子信息和超冷原子方面的实验研究而言,理论与实践是彼此交织的,只有充分了解世界最前沿的科学动态,才能迎接时代的挑战与发展。他会带领团队阅读大量的文献资料,尤其是一些国外的最新理论成果,随时了解和掌握世界最新的科研动态以便做更好的研究和教学。

有了心底的热爱,再加上自身的天赋、勤奋和常学常新,年轻的张靖正是用这份功夫,如虎添翼般继续攀登,做一名梦想探索的实干者,保持着一如既往的认真与踏实,从“跟跑”到“领跑”,在中国科技创新的路上贡献出自己的全部力量。

俯首甘为孺子牛:做提携后学的领路人

“得人之要,必广其途以储之。”习近平总书记2018年在中国科学院第十九次院士大会、中国工程院第十四次院士大会的讲话中专门引用了这句古语,强调国家科技创新关键在于人才的培养。习近平总书记的话意义非凡,掷地有声。

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如何涵养一个国家的创新活力?山西大学几代物理人用坚定行动给出了答案——既要做科技创新的开拓者,更要做提携后学的领路人。经过多年建设,学科已经建成了一支积极上进、团结和谐、在经济欠发达地区矢志不渝、艰苦奋斗、建设高水平学科的优秀队伍,形成了“爱国、攀登、奉献”的优良传统,成为国际量子科技领域具有影响力的科学研究与人才培养重要基地,在地方高校人才培养方面发挥了引领示范作用。

俯首甘为孺子牛,为祖国培养更多科技主力军。2012年,张靖被任命为量子光学与光量子器件国家重点实验室主任,2017年接任光电研究所所长。作为科研团队的负责人,更是作为一名老党员,他深知,为党育人、为国育才的使命必须完成,要在创新实践中发现人才,在创新活动中培育人才,在创新事业中凝聚人才。

培养青年英才,重视团队力量。“只有调动团队的力量,才能攻克更多科学难题”是张靖多年来秉持的信念。为了帮助年轻人扩大视野,他定期邀请国内外科学家以线上、线下多种形式做报告、进行访学。近几年,多名专家来到年轻人中间,进行思维的分享和碰撞。

同时,他大力鼓励青年教师和学生们出国深造,并教导他们努力进取、学成回国。目前实验室所有中青年学术骨干都曾在国外最优秀的相关实验室经过一到两年的学习深造,并百分百回国建设。此次获奖成果团队中,第二完成人王鹏军教授前往法国十一大光学研究所Charles Fabry实验室开展超冷玻色气体的研究工作,第三完成人黄良辉教授先后前往法国巴黎高等师范学院(ENS)物理系Kastler-Brossel实验室C. Salomon教授小组、德国汉堡大学开展超冷费米气体三体损耗及在轨道光晶格中的实验研究,第四完成人孟增明副教授前往日本自然科学研究机构的分子科学研究所Kenji Ohmori教授小组开展超冷里德堡原子量子操控的实验研究。

学成归来后,张靖让青年教师直接参与实验室建设,为他们提供能够充分施展自已才能的宽松环境。在学科蓬勃发展和榜样力量熏陶中,越来越多青年教师学子树立了爱国、爱所、爱科学的正确人生观和价值观,让这个平均年龄不到四十岁的年轻团队得以快速成长,跑在量子科技研究的最前沿。

他推崇教学相长,希望像激光一样将团队每个人的智慧“相干合成”,发挥到极致。他十分注重培养学生对科研的兴趣,学生喜欢什么就努力传授什么,哪方面有潜力就着重去挖掘。他总是鼓励年轻人大胆假设、小心求证,指导的博士研究生王鹏军的毕业论文获得了全国优秀博士学位论文提名,黄良辉获全国光学优秀博士学位论文奖,付正坤于2013年发表了山西大学第一篇Nature子刊论文。

科学事业是接力事业,科学家精神代代相传。在这个老中青结合的优秀团队里,长者用丰富的经验指引青年,青年用激情和活力感染长者。而作为中流砥柱的张靖在科研和工作上要求非常严格,营造了不唯权威、开放创新的科研氛围。今年,他荣获了“全国五一劳动奖章”,是山西省唯一一名获奖的高校教师,在新时代营造劳动光荣、知识崇高、人才宝贵、创造伟大的社会风尚中,彰显了山西科技工作者榜样的力量。

作为光电研究所所长,张靖带动全所科研人员胸怀祖国、团结协作、志在高峰、奋勇拼搏,向着光电研究新高地进军。这个年轻的团队先后承担了“863”“973”等多项国家重大科技专项科研课题,取得有国际影响力的创新成果并屡获大奖:“全固体化淡漠单品绿光激光器”研究获得2002年度国家技术发明二等奖,“纠缠态光场及连续变量量子通信研究”获得2006年度国家自然科学二等奖,“光场量子信息与量子通信的实验与理论研究”获得第五届饶毓泰基础光学二等奖,“半导体激光器强度和位相噪声的实验与理论研究”获得2003年度山西省科技进步一等奖,“连续变量多组份纠编及其在量子信息网络中的应用研究”获得2010年度山西省自然科学一等奖。

榜样带动,党建引领。党旗高高飘扬在科研第一线。在支部书记张靖的模范带领下,光电研究所党支部被评为2019年全国党建工作样板支部、2020年高校“双带头人”教师党支部书记工作室,张靖本人也荣获了2021年山西省优秀共产党员称号。

从1956年,国家提出“向科学进军”的口号,第一次颁发国家自然科学奖,到如今包含五大奖项的国家科学技术奖励制度建立,一大批面向国家重大需求的关键核心技术被突破,这些科学成果永载共和国史册,记录了中国如何迈出一个个创新扎实的脚印,刷新着中国创造的高度,用实践证明“中国特色自主创新道路是一条必由之路,必须坚定不移地走下去”。张靖团队一路走来,始终围绕量子科技中的国际前沿问题和国家重大需求,针对“卡脖子”技术,走出坚持核心技术自主创新的探索之路,是中国科学研究创新之路的缩影。

回首方知群山峻,举眉又见峰更高。新中国第一位国家自然科学一等奖获奖者华罗庚说:“难也是如此,面对悬崖峭壁,一百年也看不出一条缝来,但用斧凿,能进一寸进一寸,得进一尺进一尺,不断积累,飞跃必来,突破随之。”领奖归来,张靖团队又投入到了面向未来的科研之路。他们继续以潜心研究的态度、平实淡泊的心态、勇敢无畏的信念,践行“爱国、攀登、奉献”的精神,以“石竹”破岩之力,重要关头顶得住、扛得下,在科技自立自强的征程中,交上一份独一无二的“破题”之作。追梦星辰大海的征途上,张靖团队分享着祖国科研事业发展的荣光,也以自身的力量筑梦国家科研事业,增添熠熠星光,让遥远星河与三晋热土“梦幻联动”,向着星辰大海的更深处全力进发。激昂青春,共建科技强国,携手同心共圆实现中华民族伟大复兴的中国梦。