絕對零度的邊緣行者　量子光學(xué)界科研先鋒

光學(xué)是物理學(xué)中最古老的學(xué)科之一，又是當(dāng)前科學(xué)研究中最活躍的學(xué)科之一。隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，近年來國內(nèi)科研工作者愈發(fā)深入?yún)⑴c到量子光學(xué)領(lǐng)域的研究中，其中山西大學(xué)光電研究所張靖教授在超冷原子物理領(lǐng)域開展了量子光學(xué)的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究，取得一系列創(chuàng)新性成果，為我國量子科技發(fā)展及成果轉(zhuǎn)化打下了堅實基礎(chǔ)。

勇攀高峰 站上超冷原子物理賽道

在山西大學(xué)初民廣場的東南方向，坐落著一幢樸素典雅、別具一格的小樓，院落周圍環(huán)境優(yōu)美、綠草如茵，這里便是山西大學(xué)光電研究所。在這座兼具古風(fēng)外表與科技內(nèi)核的建筑內(nèi)，研究所所長、量子光學(xué)與光量子器件國家重點實驗室主任張靖教授正在為一項新的實驗項目忙碌著。

張靖出生于1974年，他的父親是一名工程師，早在中學(xué)時代，就著重培養(yǎng)張靖在物理方面的興趣，鼓勵他要多學(xué)習(xí)、多讀書。出于對物理的熱愛，17歲時張靖就以優(yōu)異的成績考取了武漢的華中理工大學(xué)（現(xiàn)為華中科技大學(xué)）光電子專業(yè)，開始對物理進(jìn)行更為細(xì)致深入的學(xué)習(xí)與探索。1995年他考取了山西大學(xué)光電研究所的碩士研究生，師從彭堃墀院士進(jìn)行深造。

博士畢業(yè)后，在彭老師的鼓勵和推薦下，張靖曾三次出國深造，學(xué)成后又重回山西大學(xué)，在光電研究所內(nèi)建立了自己的研究小組和實驗平臺。小組成立初期，最讓張靖感到頭疼的事情是確立研究方向，當(dāng)時我國量子研究方興未艾，有很多領(lǐng)域需要探索研究，經(jīng)過細(xì)致考量后，他決定選擇最具挑戰(zhàn)的那條賽道——超冷原子物理。

近十幾年來，由于玻色—愛因斯坦凝聚以及簡并費米原子量子氣體的實現(xiàn)，使超冷原子物理成為當(dāng)今物理學(xué)中極為重要的前沿研究領(lǐng)域。只是該研究通常要在無限逼近絕對零度的環(huán)境下開展，過程中要涉及光、機(jī)、電、真空等各種要素，并且其中每一項都有大量難題需要攻克，因此過去很長一段時間內(nèi)，超冷原子物理領(lǐng)域都鮮有挑戰(zhàn)者。面對這樣一個充滿未知與挑戰(zhàn)的硬骨頭，張靖決定勇挑重?fù)?dān)，做超冷原子物理的“闖關(guān)者”。

焚膏繼晷 搭建行業(yè)頂尖科研平臺

在確立研究目標(biāo)后，張靖便從他的辦公室里“消失”了，光電研究所地下一層成了他的新家，他將這里的一間地下室選作實驗平臺搭建地。出于實驗需要，這里要長期保持幽暗寂靜的狀態(tài)，在這樣的環(huán)境里，張靖一待就是20年。尤其實驗平臺搭建階段，他更是沒日沒夜地泡在這里，經(jīng)常天黑了才出來，天沒亮又鉆回了實驗室。

在經(jīng)歷了無數(shù)個黑夜到“黑屋”的循環(huán)后，那些用于實驗的激光被逐個點亮，一條條五彩斑斕的光線刺穿了周遭的黑暗，讓張靖和同事們仿佛瞥見了勝利的曙光。

然而事情并沒有那么順利，很快他們就遇到了系統(tǒng)運行不穩(wěn)定問題，平臺無法重復(fù)制備數(shù)目穩(wěn)定的冷原子團(tuán)，導(dǎo)致實驗停擺。要知道，該實驗平臺由成千上萬個器件所構(gòu)成，問題可能出自其中任何一點，找到它無疑是大海撈針。

面對這一突發(fā)情況，張靖沒有任何猶豫，而是立馬帶領(lǐng)學(xué)生投入排查工作，最終他們將問題定位在一根細(xì)細(xì)的射頻信號連接線上。直到此刻，整個團(tuán)隊已經(jīng)為此忙碌了7個月。

“科學(xué)研究從來不是一帆風(fēng)順，從事基礎(chǔ)研究需要付出更多耐心和堅持。在攀登科研高峰的道路上，需要一步一個腳印地執(zhí)著，即使最終發(fā)現(xiàn)這條路不通，也是增長我們的知識，大不了再去試其他的路?！泵慨?dāng)遇到困境時，張靖總是這樣告誡自己。

矢志不渝 潛心鉆研結(jié)出累累碩果

經(jīng)過無數(shù)個日日夜夜的堅守，張靖終于完成了我國第一個超冷玻色—費米混合氣體實驗平臺搭建工作?；谶@一平臺，張靖帶領(lǐng)團(tuán)隊實現(xiàn)了玻色氣體87Rb玻色—愛因斯坦凝聚和費米氣體40K量子簡并，這也是國內(nèi)首次完成的費米氣體量子簡并實驗。

近年來，他又實驗制備和研究了自旋軌道耦合的簡并費米氣體，并在Fermi氣體中利用自旋軌道耦合誘導(dǎo)產(chǎn)生Feshbach分子，實驗上研究了強(qiáng)相互作用下的一維自旋軌道耦合的簡并費米氣體，采用多束激光與原子多個基態(tài)子能級相互作用首次在超冷費米氣體中實現(xiàn)了二維的自旋軌道耦合，進(jìn)一步在二維自旋軌道耦合體系中產(chǎn)生一個等效的垂直方向的Zeeman場，從而實現(xiàn)了Dirac點處拓?fù)淠芟兜拇蜷_。這些研究內(nèi)容為在超冷原子體系中模擬拓?fù)湮镔|(zhì)以及制備操控新的拓?fù)淞孔討B(tài)奠定了重要基礎(chǔ)，引發(fā)了國際上大量相關(guān)理論和實驗方面的研究熱潮。

去年，張靖帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊在國際頂尖學(xué)術(shù)期刊《Nature》上發(fā)表論文，實現(xiàn)了山西大學(xué)以第一署名單位在《Nature》正刊上零的突破，為超冷原子體系模擬扭轉(zhuǎn)雙層材料以及制備新的量子態(tài)奠定了重要基礎(chǔ)。

鑒于張靖在量子光學(xué)領(lǐng)域所取得的突出貢獻(xiàn)，三十出頭他就當(dāng)選博士生導(dǎo)師，成為光電研究所最年輕的博導(dǎo)。至此，張靖依舊沒有絲毫停留，而是以創(chuàng)新為燈塔，繼續(xù)在喧囂中淡然前行，深入量子科學(xué)的深邃“無人區(qū)”，繪制引領(lǐng)未來的“新藍(lán)圖”。

青藍(lán)相攜 成就“科教二象性”學(xué)者

現(xiàn)如今，張靖依舊保持著高強(qiáng)度的工作狀態(tài)，研究所的實驗室已然成為他最熟悉不過的地方，加班做實驗在他這里似乎成了一種習(xí)慣，只不過現(xiàn)在的他愈發(fā)重視起教學(xué)方面的工作。

張靖表示，在他的求學(xué)路上，彭堃墀院士給予了他最大的幫助與指引，在這位博識睿智導(dǎo)師的引導(dǎo)下才成就了現(xiàn)在的自己，因此他決心追隨恩師腳步，將更多的精力分配到教學(xué)工作中來，為強(qiáng)國復(fù)興培養(yǎng)出更多優(yōu)秀人才。

他認(rèn)為，每位學(xué)生都是強(qiáng)國之翼，幫助更多有志青年走上科研之路，將讓復(fù)興之路增加更多光芒。

在這樣的理念指引下，張靖平時特別注重培養(yǎng)學(xué)生的觀察力和判斷力，力求讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)別人難以發(fā)現(xiàn)的問題，并充分挖掘?qū)W生主觀能動性，引導(dǎo)他們在實踐中不斷成長突破自我。在張靖悉心教導(dǎo)下，目前他已培養(yǎng)畢業(yè)碩士和博士生10余名，其中一些在各個領(lǐng)域中初露鋒芒，用專業(yè)所學(xué)為國家的發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

現(xiàn)如今，夜幕下經(jīng)?？梢钥吹焦怆娝c點的燈火，很多年輕人都會自發(fā)留在辦公室學(xué)習(xí)或是在實驗室里加班。如同過去的張靖追隨彭堃墀院士那樣，這些學(xué)生開始追隨著他的腳步，時刻保持對國家的責(zé)任感和使命感，積極投身于國家的崇高事業(yè)，踐行“強(qiáng)國復(fù)興有我”，在學(xué)術(shù)求實、科研求真的無止境追求中接續(xù)奮斗、砥礪前行。

張靖深有感觸地說：“科研之路道阻且長，學(xué)生們只有真正喜歡上了物理，喜歡上了研究工作，才會在科研領(lǐng)域中保持熱情，在新時代的大海中勇往直前，實現(xiàn)強(qiáng)國復(fù)興的壯麗畫卷?！?/p>