群“峰”纵横成“高原”——记中国科技大学创新研究群体

日期 2006-03-06　来源：科学时报　作者：胡胜友　【大中小】　【打印】　【关闭】

图为郭光灿与学生在一起　　中国科技大学活跃着诸多学术实力雄厚、富有创新活力的优秀研究群体。其中，有5个入选国家自然科学基金委员会设立的“创新研究群体科学基金”，3个入选教育部“创新研究群体”。　　阳春三月，走近这些群体，让记者领略到的不仅是一座座风光秀美的“山峰”，而且也看到了由座座山峰相连而成的人才“高原”。　　十年一剑：团队是自然的积累　　“我们的团队是坐了十几年冷板凳慢慢积累出来的。”回想从无到有、从小到大、从弱到强的团队发展脉络，中科院量子信息重点实验室主任、“973”计划项目首席科学家郭光灿院士感慨地说，一个创新团队不可能一蹴而就，它的成长需要一个艰苦漫长的磨合过程。　　早在1983年，郭光灿从加拿大回国工作后，就在中国科大组建了仅有3人的量子光学理论小组，在国内率先开展量子光学研究。他说：“当时学术界并不看好，我们一时也拿不出什么成果，只能埋头跟在别人后面追赶。当时科研经费紧缺，我15年来只能依靠国家自然科学基金委平均每年2万～3万元的经费支持，用来培养研究生，把这个研究方向坚持下来。” 　　20世纪90年代初期，量子信息学萌芽初现，郭光灿及时追踪国际前沿，以量子密码学和量子编码两个方向为切入点，领导课题组进军量子信息研究领域。经过十几年努力，在国际上首先提出量子概率克隆方法，被国际学术界称为“段—郭概率克隆机”、“段—郭界限”，并提出量子避错编码原理，为实验室的建设和创新群体的形成奠定了良好基础。　　在中科院创新知识工程经费的支持下，郭光灿于1999年建立了量子信息重点实验室，开始从事量子信息实验。针对将来即将出现的量子计算机对信息安全系统的严峻挑战，他以量子密码为研究切入点，领导实验室在国际上首次解决了量子密钥分配过程的稳定性问题，经实际通信光路实现了125公里——迄今国际公开报道距离最长——的单向量子密钥分配。　　目前，实验室已建成国内量子信息领域重要研究基地，先后在SCI发表论文200多篇，他人引用率近千次。2005年，在中科院支持下，又建立创新海外团队，引入美国耶鲁大学邵中教授等7名海外知名学者，计划每年来校2～3个月，与郭光灿领导的创新团队开展合作研究。并与7个国外研究小组建立了稳定合作。　　永争第一：国际前沿唱大风　　首次成功实现量子态隐形传送以及纠缠态交换；首次成功实现三光子、四光子纠缠态，并利用多粒子纠缠态首次成功实现GHZ定理的实验验证；首次成功实现自由量子态的隐形传送；首次实现纠缠态纯化以及量子中继器的成功实验；首次取得五粒子纠缠态的制备与操纵……中国科大教授潘建伟领导的量子物理与量子信息创新团队，短短几年间就取得这一系列原创性成绩，其中诀窍何在？　　“原创研究只有争第一。”36岁的潘建伟说，科学研究不仅要瞄准国际前沿，还要赶在他人之前做出原创性成果。20世纪90年代初，潘建伟就与国际同行合作，首次成功实现量子态隐形传送，被欧洲物理学会、美国物理学会分别评选为1997年度世界物理学十大进展之一。1999年，《自然》杂志从百年来在该杂志发表过的物理学论文中选出21篇经典性论文，该研究成果与爱因斯坦的相对论一道名列其中。　　2001年，潘建伟入选“中科院引进国外杰出人才”回到中国科大，和他的硕士生导师张永德教授以及同事杨涛、陈增兵等人白手起家，组建了量子物理与量子信息实验室，带领团队从事量子信息基础和应用方面研究。潘建伟在奥地利读博时所在的Zeilinger小组，是量子通信领域最优秀的团体之一，他至今仍与其保持着良好的合作关系。　　“不与国内外同行交流的孤立研究，好比一个从燃烧的炉子里面取出的煤球，最终只会熄灭。”潘建伟回忆，在一次学术会议上的闲谈中，Hans J. Briegel听到他的最新进展——五光子纠缠的实验实现后异常激动，马上问是不是可以做终端开放的量子态隐形传输？受此启发，潘建伟迅速给国内小组打电话，与大家讨论实验方案的可行性。该实验最终取得成功，于2004年7月1日发表在《自然》杂志上，并入选欧洲物理学年度十大进展、美国物理学会十大进展和中国十大科技进展新闻。　　紧接着，实验室的科研人员通过“自由空间纠缠光子的分发”实验，在国际上首次证明纠缠光子在穿透等效于整个大气层厚度的地面大气后，纠缠的特性仍然能够保持，并可应用于高效、安全的量子通信。2005年4月22日出版的《物理评论快报》，发表了他们《13公里自由空间纠缠光子分发：朝向基于人造卫星的全球化量子通信》的论文。　　黄金搭档：学科交叉觅“知音” 　　侯建国院士现任中国科大常务副校长。2001年1月，他领导的创新群体利用扫描隧道显微镜，在国际上首次成功确定Ｃ60单分子的吸附取向，该成果发表于《自然》杂志，并入选2001年中国十大科技进展。继2005年7月研制出新型单分子整流器之后，9月又利用低温超高真空扫描隧道显微镜，巧妙地对吸附于金属表面的钴酞菁分子进行单分子手术，成功实现了单分子自旋态的控制。《科学》杂志发表了他们的论文，并在同期的“透视”栏目中专文对该成果进行了介绍和评价。　　“这些研究成果主要是侯建国院士负责实验，杨金龙教授负责理论，一些青年教授和研究生共同完成的。”中国科大校长朱清时院士认为，前沿研究必须进行学科交叉、注重理论与实验的结合。　　侯建国、杨金龙的成功合作，就是朱清时院士架“鹊桥”撮合的。“我和侯建国教授都是中国科大毕业的，并先后在国外留学深造，1995年前后回到母校。1997年，朱校长认为我们所做的工作必须进行交叉，首先就要创造经常见面、不断交流想法的机会。”现年39岁的“长江学者”杨金龙说。　　侯建国称杨金龙是自己的“黄金搭档”，他介绍自己1995年回国后，朱清时院士听了他在凝聚态物理方面所做的一些工作介绍，决定把自己原来开展的有关选键化学的一些重大项目交给他。短短几年，这项物理、化学交叉的研究工作迅速取得进展。　　上世纪90年代中期，中国科大就把“化学反应的人工控制”和“极端条件下的凝聚态物理”两个“211工程”重点学科建设项目联合起来，并将选键化学和结构分析两个中科院重点实验室的力量进一步凝聚，联合共建理化科学中心，在纳米新结构的制备与组装、纳米和单分子结构高分辨表征、纳米单电子和单分子器件等纳米科学前沿领域，开展了深入系统的研究，逐步形成一个高水平的微尺度物质科学研究群体。目前承担多项国家和科学院基金项目，发表SCI论文近200篇，获得国家自然科学二等奖1项。从2003年开始，以筹建合肥微尺度物质科学国家实验室为契机，该创新群体整体进入并成为原子分子科学研究部。　　润物无声：文化激发创新　　要保持一个科研团队的持续创新活力，必须营造良好的科研环境和创新文化氛围。笔者在中国科大采访时发现，拥有宽松的研究环境、民主和谐的学术氛围，是该校诸多创新群体共同具有的显著特点。　　2000年１月，作为中科院“百人计划”从海外引进到中国科大生命科学学院的吴缅教授，曾在美国哥伦比亚大学获得博士学位，然后在哈佛大学生物系做博士后、新加坡大学生物系做助理教授、在新加坡中央医院做高级研究员。科大在３个月内，为他提供了120平方米的实验和工作用房，购置了仪器设备，配备了助手，在校内安排了三室一厅住房，使他很快便能开展工作。但他没有急于发表论文，而是忙于创建细胞分子生物学实验室，培养学生，组建队伍，选择更有深度、更有分量的新研究课题，来校最初的两年间，他几乎没有在SCI上发表一篇文章。　　“不能单纯以发表论文数量评价个人学术水平，重要的是看他完成的工作量和工作的优秀程度，科学研究不能搞短、平、快，只能‘慢功出细活’。”在学科带头人施蕴渝院士的带领下，实验室同仁都能居闹市而不浮躁，脚踏实地，潜心研究。经过近两年钻研，5年来他共承担了10项国家、省部级项目研究，在《生物化学杂志》等高水平国际期刊发表20多篇学术论文。“这里有宽松、宽容的育才、聚才和用才的‘适宜气候’以及和谐的人际关系。”吴缅教授真正品尝到了干事业的愉悦。　　于细微处提炼精神，于繁琐中汲取精华。以施蕴渝为学术带头人的创新群体注重把创新文化理念有机地融入科技创新的全过程，注重营造潜心学术、张扬个性、宽容失败的人文和谐的事业环境，目前凝聚了7名年轻学科学术带头人，现已整体进入正在筹建之中的合肥微尺度物质科学国家实验室，成为独立的大分子结构与功能研究部。　　座座杰出科学家之“峰”，联合组成宽广坚实的创新“高原”……