無數飛舞的訊號翻涌跳躍,沒有任何的化學載體,卻與遠方的信源神秘互動。跨越一道“任意門”,你便可以抵達夢想的地方。
“心中有許多心愿,就能實現該有多棒……”
“神奇的畫面,熟悉的曲調,就像動畫片中哆啦A夢的任意門。而隨著量子技術的發展,‘任意門’將除了僅存在于人們的幻想中。顯然經過幾代人的努力,人們就可以跨越距離的桎梏量子物理最好講的內容,穿梭時空之間。”在《科幻影片中的量子化學》講座上,上海理工學院化學大學量子技術研究中心院長、理論化學系副書記尹璋琦述說著未來量子技術的發展方向。
“硬懸疑”的數學老師
尹璋琦在指導中學生做核磁共振實驗
“我從小就喜歡數學,小時候被‘薛定諤的貓’深深吸引,中考習作題目也是《假如記憶可以移植》。”1999年的夏天,17歲的尹璋琦懷揣著“科幻夢”,步入重慶交通學院數學系,開始了數學學專業的學習。經過六年本碩博階段的培養,理論化學學的深厚積淀已深深烙印在尹璋琦心中,精耕量子技術領域成為了他的事業和理想。2012年,尹璋琦從中國科學技術學院博士后出站,步入復旦學院交叉信息研究院;2019年,入職北理工數學大學量子技術研究中心。
“隨著科技的發展,傳統的光學顯微鏡和電子顯微鏡已無法滿足如單分子螢光檢查、納米磁結構、加速度超靈敏測定等領域的觀測需求。要提升檢測精度,就要突破精典檢測極限,借助宏觀物質波干涉技術等實現更高精密度的檢測。”量子精密檢測,正是尹璋琦常年從事的研究領域。
“科學有前沿,也有基礎。前沿須要有人去鉆研,而基礎也要有人去弘揚。”量子科學是理論化學學研究前沿,是難啃的“硬骨頭”量子物理最好講的內容,要想取得一點小進步都要付出百倍的辛酸與努力。對于須要水磨功夫的科研攻關,尹璋琦有著充分的認識和理解。在他看來,把一些小的研究題目做透,也是對學術扎扎實實的貢獻。
聚沙成塔,終成千里長堤。從事量子估算、量子精密檢測至今,尹璋琦早已在量子科學領域發表了70余篇論文,包含《Nat.Phys.》、《Phys.Rev.A》、《》等行業頂尖期刊上的多篇論文。其中,經微軟學術檢索,單篇最高引用超300次。該論文也被中國科學技術信息研究所評為“2007年中國百篇最具影響力國際學術論文”。據悉,尹璋琦還承當了自然科學基金面上項目等多項省廳級重點項目。2021年,尹璋琦獲評國家級人才稱號。
“電影課堂”講透“量子”
尹璋琦在數學開放日為中學生講解影片中的數學知識
“在量子技術大發展的時代,將量子信息領域成熟的實驗技術引入課堂,對提高教學療效大有益處。”2019年來到上海理工學院后,尹璋琦開始迎接新的“挑戰”。將科研積累轉化為教學輸出,加強教學能力,提高課堂療效,促使中學生創新能力養成,成為了尹璋琦新的努力方向。
通過影片講“量子”,是尹璋琦調動中學生積極性的“秘訣”之一。從上世紀末的《超時空接觸》,到近年廣受喜愛的《星際穿越》《蟻人》《復仇者聯盟》系列,“量子”以愈發直觀的方式詮釋在聽眾面前,量子技術也不再是逗留在腦海中的概念。在尹璋琦《普通化學》課堂上,量子糾纏、量子通訊、量子傳輸……一個個科學前沿術語,弄成一幅幅生動具體的“科幻”畫面,牢牢捉住講臺下一雙雙明亮求知的雙眼。“量子技術雖然十分有趣。我只是把冰山一角介紹給你們。”尹璋琦笑容著說。
2020年初,由尹璋琦深度參與的《量子精密檢測技術》面向全校中學生開放,這也是中學第一門量子科技類實踐課程。抓住科學熱點的實驗課,成為了中學生選課的熱門。即使在疫情期間,中學生們難以回校實際操作實驗,但對于科學的熱情和執著追求,絲毫沒有降低,選課人數很快達到了課程的上限。
五年來,已有來自數學、宇航、機車、信電、光電、計算機等多個大學近120位中學生必修此課程,在單光子計數成像、金剛石色心、核磁共振等三個平臺上完成了近十個量子精密檢測相關的實驗。“量子理論部份內容有些難,而且親自動手實驗,我覺得自己對量子化學的體會理解更直觀了,原先量子技術沒有這么‘高不可攀’。”本學期參與《量子精密檢測技術》實踐課程的求是書院2019級大專生楊承天佑在核磁共振實驗后,對學好化學課程飽含了信心。
你提問,我為你解答
尹璋琦多次為中小中學生進行科普講堂
大專生應當做科研嗎?轉專業有必要嗎?“時間晶體”真的存在嗎?……在知乎的搜索欄里輸入類似問題,你一定可以找到尹璋琦的“高贊回答”。去年40歲的尹璋琦,是知乎最早的一批用戶之一,也是“科研”與“物理學”兩個話題下的優秀答主。把科學知識分享給更多人,是他最大的愛好。
“我喜歡數學,也熱愛科研,把科研制揚中信,讓更多的人喜歡上科學、喜歡上數學,是我的理想。”在教學、科研之余,尹璋琦還擁有另外一個身分——全國科普基地的首席院長。他將專業與生活融合,活躍在“豆瓣”“果殼”“知乎”等知識分享平臺。迄今為止,他在“知乎”上發表了126篇文章,寫過97份回答,3個回答、18篇文章獲編輯推薦、知乎圓桌和知乎晚報收錄,也是擁有5萬粉絲的網路“科普達人”。
“仰之彌高、鉆之彌堅”,從事理論化學學研究近20年,在深入探求量子技術的公路上,尹璋琦越走越遠,舉步堅定。