杜靈杰：量子世界追光者

【人物事跡】

2025年度中國(guó)青年五四獎(jiǎng)?wù)芦@得者杜靈杰一回到南京，就一頭扎進(jìn)他的量子極端測(cè)量實(shí)驗(yàn)室。

杜靈杰研究的是凝聚態(tài)系統(tǒng)中的“分?jǐn)?shù)量子霍爾引力子”。而我國(guó)在2019年前這方面的研究很少。杜靈杰必須從零起步，自主搭建實(shí)驗(yàn)設(shè)備。實(shí)驗(yàn)室必須同時(shí)滿足三個(gè)極限條件：接近絕對(duì)零度的超低溫、強(qiáng)于地球磁場(chǎng)數(shù)萬(wàn)倍的強(qiáng)磁場(chǎng)，以及能捕捉到微弱信號(hào)的光學(xué)系統(tǒng)。杜靈杰帶領(lǐng)學(xué)生們白手起家，自主設(shè)計(jì)并集成組裝了一套極低溫強(qiáng)磁場(chǎng)共振非彈性偏振光散射系統(tǒng)。歷時(shí)3年，他們搭建出世界上第一臺(tái)能夠觀測(cè)“引力子激發(fā)”的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，足有兩層樓高，如同一臺(tái)超大號(hào)的“顯微鏡”。為了捕捉微弱的光信號(hào)，他們要營(yíng)造一個(gè)黑暗的環(huán)境，窗戶被厚重的窗簾遮嚴(yán)，連門(mén)縫都用黑膠帶封住。

設(shè)備建成后，真正的挑戰(zhàn)才剛剛開(kāi)始。研究人員需要通過(guò)微弱的儀表燈光辨認(rèn)設(shè)備位置，調(diào)整實(shí)驗(yàn)參數(shù)。有時(shí)，一個(gè)小小的調(diào)整可能需要反復(fù)嘗試數(shù)小時(shí)，而最終的數(shù)據(jù)可能只是一個(gè)微弱的峰值。深夜時(shí)分，當(dāng)學(xué)生們陸續(xù)離開(kāi)后，杜靈杰還會(huì)留下來(lái)再檢查一遍設(shè)備參數(shù)，確保萬(wàn)無(wú)一失。

歷經(jīng)重重困難，杜靈杰終于在海量數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)了引力子激發(fā)的微弱信號(hào)，卻被質(zhì)疑：“你怎么知道自旋為2的激發(fā)就一定是引力子模呢？”

杜靈杰一邊調(diào)整研究思路繼續(xù)實(shí)驗(yàn)分析，一邊鼓勵(lì)學(xué)生沉住氣。

功夫不負(fù)有心人，2024年，他們終于觀察到了引力子模的特征能量證據(jù)，研究成果發(fā)表在《自然》上，這也是世界上首次在分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)中觀察到引力子激發(fā)。美國(guó)哥倫比亞大學(xué)量子研究院撰文稱贊：“有望彌合量子力學(xué)與愛(ài)因斯坦相對(duì)論之間的鴻溝?！?/p>

目前，在量子極端測(cè)量實(shí)驗(yàn)室，這支平均年齡只有25歲的年輕的師生團(tuán)隊(duì)正向一種新的量子物態(tài)發(fā)起攻堅(jiān)。

【關(guān)鍵詞】

科學(xué)發(fā)現(xiàn)、科學(xué)求證、攻堅(jiān)克難、年輕力量

【“人”為我用】

杜靈杰帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)搭建起測(cè)量引力子激發(fā)的先進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，成功觀察到了引力子在凝聚態(tài)物質(zhì)中的“投影”，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)在量子科技領(lǐng)域的新突破。他們正以“板凳要坐十年冷”的堅(jiān)守，在量子世界里探尋更多的“中國(guó)首創(chuàng)”。

【蔡怡/供稿】