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不忘初心、不悔青春——517888九五至尊研究生连创佳绩
2017-10-25 | 编辑: | 【  】【打印】【关闭

    近日,517888九五至尊科研工作捷报频传。由詹明生研究员领导的团队利用里德堡态原子间的偶极-偶极相互作用,成功实现了一个铷-85原子和一个铷-87原子间的量子受控非门和量子纠缠。该工作在国际上首次展示了两个异核原子间的量子纠缠,相关工作发表在《物理评论快报》上。 

  几乎同一时间,由管习文研究员与中国科学技术大学潘建伟院士及其同事苑震生教授等合作取得的研究成果发表在《物理评论快报》,并被遴选为观点(Viewpoint)文章作专题报道。美国物理学会网刊和欧洲物理学会网站Physicsworld均对这一成果进行了评述或报道。这项研究通过对光晶格中的超冷原子进行量子调控和测量,结合量子可积系统理论,在国际上首次得到了一维有限温多体系统在经典气体和量子液体之间转变的量子临界性质,并通过测量其相位关联观测到了拉亭杰液体的幂定律关联特性,在低维量子多体系统研究领域取得了重要进展。 

  值得一提的是,上述两篇发表在物理学顶尖刊物上的科研论文的第一作者/共同第一作者分别为517888九五至尊2013级博士研究生曾勇和2014级博士研究生陈洋洋。他们也凭借此次出色的工作,被研究所推荐为2017年博士研究生国家奖学金获得者。 

  在收获成就和喜悦的同时,两位同学也分享了自己的科研历程,笔者整理成录,希望激励更多选择科研之路的青年学子满怀信心、克难攻坚、勇攀高峰。 

(左:曾勇,右:陈洋洋

  培养前沿视野,练就“火眼金睛” 

  前不久,获得2017年院长特别奖的闫磊磊同学曾做分享:“要多阅读文献,关注领域的前沿;要勤于思考,不动脑永远只能做别人的粉丝;要多和导师交流,他们是学习、生活中的良师益友”,这段话,在曾勇和陈洋洋两位同学身上也得到了充分验证。 

  2010年,美国的Saffman研究组已经采用量子受控非门实现了两个Rb-87原子的纠缠。曾勇同学在阅读文献的过程中,突然想到既然他们能够将两个相同的原子纠缠到一起,那么我们为什么不能将两个不同的原子进行纠缠呢?他产生了操控异核原子的浓厚兴趣,于是着手先从原理上初步分析这个实验的可行性。当他在初步判断自己的想法在原理上可行、并充分考虑实验室条件之后,便在小组讨论会上提了出来,结果竟与老师们的想法不谋而合。也是在讨论中他才发现,自己基于“有趣”而冒出这个想法的时候,对其重要性并没有深究,直到跟老师们讨论后,才关注到这个实验在量子信息和量子模拟方面的重要意义。 

  而陈洋洋同学的成绩,更是得益于导师敏锐的洞察力。自2012年入所以来,他在管习文研究员的指导下研究一维量子可积模型,主要研究一维玻色气体及费米气体的量子临界行为及热力学性质。一次偶然的机会,管习文研究员得知中国科学技术大学苑震生教授的实验小组可以在实验上通过囚禁铷87原子实现一维玻色气体,并且通过吸收成像可以得到高精度的原子密度分布。管老师意识到这对于从实验上验证量子临界现象及Luttinger液体理论都具有重大意义,所以很快就与苑震生老师开展合作,陈洋洋同学在这次合作中主要负责拟合、分析实验数据,并与理论预期做比较。 

    

  团队力量提升成功系数 

  想法是一回事,实际操作则是另一回事,曾勇同学说,纵使前期进行了充分的准备,在实验过程中仍碰到很多问题和困难。异核操控的系统非常复杂,涉及非常多的器件、设备,而要同时运转大量的仪器设备是很困难的,实验中经常会出现设备故障,需耗费大量的精力去排查、调试,一个人的力量实在有限。每当遭遇瓶颈时,研究组的成员就会齐心协力、各抒己见、讨论疑难、解决问题,努力将实验往前推进。 

  对于这一点,陈洋洋同学也深有体会。他是从事理论工作的,相对而言,理论研究的独立性比较强,团队协作的重要性看似并不凸显。所以在工作还没有开始之前,他觉得相比于埋头进行繁琐的理论计算,数据处理应当是一个更为简单的事情。但是当真正开始处理实验数据的时候,他才发现“理论联系实际”是一个非常需要技巧的事情。“比如最开始,我觉得势阱中的总粒子数是个很好的输入参数,可以用来拟合温度。但是与负责实验的另一个同学讨论之后才明白由于探测的误差、粒子数本身的涨落等原因,这并不是一个好的输入参数。” 

  在陈洋洋的工作进行后续投稿的过程中,审稿人认为通过比热确定Luttinger液体的证据说服力不足,这时候实验组又立即着手测量了动量分布,经过紧密合作,他们通过两种不同的判据证实实现了Luttinger液体,还通过实验数据近似地给出了Luttinger参数与Wilson系相等的关系。陈洋洋说“这次与实验小组的合作,令我感触最大的就是看到一直处在理论上的研究结果通过实验被证实。这种喜悦感是无以复加的。” 

    

  克难攻坚、坚持不懈,成功无捷径 

  取得科研成果的那一刻无疑是喜悦的,但科研过程大多是艰苦的。一位科研工作者曾说:“做科研发不了财,它的成就感和乐趣在于探索未知的世界,做别人没有做到的事、发现别人没有发现的新规律、新大陆。” 

  这是一条少有人走的路,经常的情况是刚解决了一个问题又迎头碰到另一根难啃的骨头。在面对海量数据处理的时候,在多次遭遇进展不顺的时候,他们会沮丧失落,也会郁闷得睡不着觉。仅有兴趣和好奇心,并不足以支撑他们到达彼岸,还需要投入大量的精力和拥有持之以恒、不轻言放弃的毅力。 

  曾勇同学的整个实验从开始实施到获得结果差不多得有一年半的时间,当问题被一个个解决、实验结果陆续呈现在面前的时候,他说会由衷地感受到付出之后的满足感与成就感,他觉得这就是科研的魅力所在。当晚上躺在床上,还在反复思考白天没有解决的问题,突然灵光乍现想通的时候,陈洋洋同学说他会兴奋得睡不着觉。 

  面对“日积跬步,方能至千里”的科研生活,他们深刻懂得适当调节压力的必要性。无论是找亲友倾诉,还是跑步锻炼,他们都为自己找到了清空内存、满血复活、重新上路的方法。 

  诚如两位同学所说,投身科研的几年下来,保持对未知的好奇、激发探索的热情,从事科研工作已成为他们喜欢的生活方式,也给予了他们丰厚的回馈。这已经是陈洋洋同学第二次获得博士研究生国家奖学金2015年,他凭借一篇发表于《自然通讯》的关于一维费米气体的Tan Contact及量子临界性的研究成果第一次获得该奖项。而曾勇同学也凭借多年的求真务实、埋头钻研,多次获得“所奖学金”、“迪生奖”、校“三好学生”等荣誉称号,被公派出国参加国际会议。 

  我们更希望,在曾勇、陈洋洋们的激励下,更多的学子能不忘初心、但行前程,在自己的研究生生涯中收获累累果实,为自己的人生书写光辉篇章。 

    








 
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