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祖國的一通電話,讓留美的物理天才段路明火速回國:我義不容辭

2024-07-28科學

新中國從成立至今已經七十多年,這期間,我們從一窮二白發展到了國強民富,創造了一個又一個奇跡。

在新中國成立的頭五年裏,有超過兩千五百名留學生和科研工作者選擇放棄西方已開發國家的優待和挽留,毅然回國投身新中國的建設。他們用自己的智慧和汗水,為祖國的繁榮富強做出了重要貢獻。

如今,改革開放後,超過 90%的留學生選擇回到祖國,他們繼承了先輩的愛國精神,為國家的建設做出了巨大貢獻。

段路明是中科大歷史上最年輕的教授之一,他是中國本土培養的頂尖物理學家。

他年輕時曾赴美追求科學真理,後來在物理學名校密芝根大學獲得終身教職,並成為英國【自然】雜誌和美國【科學】雜誌的特約審稿人。

段路明在不惑之年後,放棄了國外的大好前程,回到中國,在姚期智院士的邀請下,到清華大學交叉資訊研究院工作,為中國的量子科學事業貢獻自己的力量。

【一、年少成名的物理天才】

段路明,1972 年 8 月出生於安徽桐城,那可是個鐘靈毓秀的好地方。

桐城派是清代最大的散文流派,它的得名與三位主要代表人物戴名世、方苞、劉大櫆都來自桐城有關。

到了現代,科技界也有桐城人的一席之地,比如原科技部副部長徐南平就是其中的傑出代表。南北文化的融合與這裏的靈山秀水共同孕育了這片人傑地靈的土地。

段路明成就非凡,離不開家鄉桐城崇文重教的傳統。

段路明小時候就展現出了對物理濃厚的興趣和遠超同齡人的學習能力。

他寧願觀察周遭的現象,也懶得完成那些枯燥的作業;他更愛提刁鉆問題,而不是死記硬背課本上的知識。

他的學習方法雖然比較特別,但在小學和初中階段,並沒有讓他展現出過人的天賦,只是讓他的成績一直保持在中等水平。

段路明對物理學的熱愛可以追溯到初中時期,這段經歷對他的一生產生了深遠的影響。

初中物理的幾大部份核心內容都離不開公式和原理。

當同學們還在為背公式、做演算習題而感到枯燥和痛苦時,段路明已經習慣了用生活中的實際現象來解釋物理公式。

活學活用知識,一直以來都是天才的特質。

在初高中的物理化學學習中,實驗是非常重要的,它可以帶領學生從感興趣逐步深入,最後精通這門學科。

段路明在初中的時候,改革開放剛開始,那時候經濟條件有限,學校裏的實驗器材不能滿足他的好奇心。

老師鼓勵他用善於觀察和發現的眼睛去探索課本知識。

在這種指導下,段路明年紀輕輕就明白了氧氣逐漸耗盡,會導致蠟燭火焰變小,最終熄滅的原理。

冬天的時候,只有不停地搓手,才能讓身體慢慢熱乎起來。

段路明成績優異,考上了桐城最好的高中——桐城中學。

桐城中學是全國縣級高中裏的佼佼者,歷史上共培養出了朱光潛等 10 名院士。

段路明上高中後,物質條件更好了,老師也更優秀,他就火速對物理產生了濃厚的興趣,還想以此為業。

他的才華終於徹底爆發了。

他積極參加學校組織的安徽省和全國物理競賽,並屢次獲獎。

因為這個原因,這位 17 歲的少年成為了北大、清華等頂尖高校爭搶的目標。

最終,段路明選擇了離家更近的中國科學技術大學,因為這所學校的物理學專業更專精。

【二、中科大傳說中的學神】

中科大少年班聞名全國,善於培養天才少年的它遇到了段路明,可謂是天作之合。

相比部份高校註重論資排輩和山頭主義,中科大對年輕人的態度則是大力支持、唯才是舉。

1994 年,段路明從中科大本科畢業,之後直接在本校攻讀博士學位,四年後順利拿到博士學位。

正常情況下,大部份碩士都需要兩三年才能畢業,而理科博士由於要做大量實驗,畢業時間更是會被批次推遲。

段路明用八年時間完成本碩博學業,提前一年畢業,這在當時條件下堪稱奇跡。

段路明在讀書期間,得到了導師、中科院院士郭光燦教授的全力支持和鼓勵。

他在中科大優越的條件下,實力得到了充分的發揮。

他和郭光燦教授聯手,開創了概率量子複制這一嶄新領域。他們深入研究最佳概率量子複制過程,相關成果獲得國際同行高度評價,其「段-郭」界限理論也被廣泛參照。

對於絕大多數物理學研究生來說,這幾乎是難以跨越的。

更讓人驚嘆的是,段路明不僅發文高產,而且質素也非常高。

他的博士論文當年榮獲了全國百篇優秀博士論文大獎。

要從數萬乃至十萬篇集合了所有學科領域內的博士論文中選出最優秀的論文,才能成為博士百篇,所以它的含金量極高。

獲得百篇論文是中國本土博士能獲得的最高科研榮譽。

由於段路明在中科大的表現太出色,以至於二十年後,仍有老師和學生向晚輩講述他的傳奇故事。

1998 年博士畢業後,段路明選擇留在學校任教。

他現在已經是國內該領域的頂尖專家了。

僅需數一數他獲得的榮譽,就能夠了解到部份情況:

1998 年,他獲得了第四屆中國饒毓泰基礎光學獎,這是該獎項設立以來唯一的一次獲獎者。博士畢業後,他獲得了「中科院院長特別獎」。

他於 2000 年榮獲「霍英東青年教師研究獎一等獎」,還曾被【物理評論快報】和【自然】雜誌特聘為評審專家。

但是,當時中國的量子物理研究基礎薄弱。

拓荒者的工作總是更具挑戰性,而站在科學巔峰則是高處不勝寒。因此,更好的條件對於他們來說就像登山者的裝備一樣重要。

段路明猶豫過,他是要為了更好的科研條件去國外,還是為了報效國家和母校留在中科大?

畢業後這三四年,他一直在國內外往返折騰。

1999 年,段路明在奧地利因斯布魯克大學理論物理研究所做博後。

在原子系綜纏結、幾何量子計算、連續變量纏結等方向取得了開創性的理論成果。2000 年,他應中國科學院「百人計劃」專案的邀請,回到中國科學技術大學工作。

段路明在短短兩年時間內就評上了正教授。

他才 28 歲,高中從桐城中學畢業才 10 年。

【三、只身向海、赴美鍍金】

2001 年,段路明決定出國,結果一去就是 17 年。

他先是在美國加州理工學院做博士後研究,研究方向和他在中科大時一樣,還是量子光學和量子資訊傳輸的基礎理論。

他與祖國保持著聯系,在美任教的同時,還兼任中科大教授,並擔任實驗室副主任。

段路明與導師郭光燦院士合作,於 2003 年申報了「量子資訊科技基礎研究」專案,並獲得了國家自然科學技術二等獎。

同一年,段路明去美國當老師了。

密芝根大學向他發出邀請,請他去該校擔任助理教授。

雖然從中國的教授到美國的助理教授,在頭銜上有明顯差距,但其實並非如此。

密芝根大學給段路明提供了非常優厚的條件:獨立的辦公室、實驗室,科研啟動資金是國內的好幾倍,還有更簡便高效的行政服務,更完善的科研共同體,為他的研究提供了更好的支撐和依托。

段路明到了密芝根大學之後,如魚得水,很快就有了新突破。

2004 年 3 月,他因在量子通訊領域的貢獻獲得了美國史隆研究獎。

2004 年該獎有 116 名獲獎者,其中 16 位是華裔科學家,除了段路明,還有 3 位同樣畢業於中科大。

但段路明是獲獎者中唯一一位在中國拿到博士學位的。

他是中國本土培養的博士中首位獲得史隆研究獎的科學家。

在 2007 年,段路明在物理學領域已經取得了卓越的成就,被業內公認為大咖。

密芝根大學為了留住這位年輕天才,給了他終身教職。

美國的終身教職是教授們夢寐以求的職位,一般要到年過半百、著作等身的時候才有機會獲得。很多人甚至一輩子都無法獲得這一職位。

相比「鐵飯碗」帶來的實際利益,更多人看重的是終身教職這個稱號背後的榮譽。

35 歲的中國教授在異鄉獲得這項榮譽,真是讓人佩服!

2009 年,段路明當選美國物理學會會士。

【四、魂牽夢繞、終歸祖國】

段路明雖然身在國外,但心系祖國。

在國外待了十年後,段路明發現,中國的科研環境和條件已經有了很大的改善,與美國的差距逐漸縮小。於是,他決定回國發展。

段路明看到潘建偉在量子領域已經做出了突破性的成就,並且還成為了中科院院士,反觀自己,從中科大畢業已經兩三年了,還是一事無成,就更想回國發展了。

令他沒想到的是,他還沒打算主動回國,國內就已經向他伸出了橄欖枝。

2010 年 10 月的一天,放棄美國國籍的姚期智院士親自給段路明打電話,希望段路明能在量子網絡平台搭建方面為國內做出貢獻。

段路明深知這個領域的未來發展潛力巨大,但還是沒有做好決定。

但是,誰能想到,兩個星期後,姚期智居然專門飛到密芝根大學,找他面談,還直接帶來了一個建設清華量子資訊中心的計劃。

姚期智和段路明的會面太順利了,一方面是清華大學求賢若渴,開出了非常豐厚的條件;

段路明覺得自己應該站出來,並且也感受到了對方的真誠,所以就勇敢地承擔起了這個責任。

2011 年 1 月,僅僅兩個多月後,清華量子資訊中心正式成立,掛靠在清華交叉資訊研究院旗下。

段路明擔任中心執行主任,同時還是清華大學姚期智講座教授,主要負責量子電腦的物理實作和量子計算、量子網絡實驗平台搭建工作。

從那以後,他就過上了來回奔波於太平洋兩岸的生活。

段路明與中國國內大學聯系加強,引起美國擔憂。密芝根大學不願打水漂,也不想青年學者回國加盟中科大或清華,所以有所行動。

在段路明兼職清華半年後,密芝根大學就決定聘請他為費米講席教授。

密芝根大學真是下血本了,為了聘請講席教授不惜開出最高榮譽教職人員的誘人條件。

但在之後的幾年裏,段路明還是逐漸把工作重心轉向了國內。

2014 年,段路明和他在清華的合作研究小組在【自然】雜誌發文,稱他們首次在常溫固體中實作了普適的幾何量子計算,該成果屬國際首次。

2017 年和 2018 年,段路明的團隊兩次打破量子儲存容量的世界紀錄,並大幅提高了量子纏結的介面數量,將加州理工學院保持的紀錄提高了近 6 倍。

2018 年,段路明辭去美國密芝根大學教職,全職回國擔任清華大學教授。

段教授在物理學著名學術期刊發表論文 180 多篇,其中【物理評論快報】50 多篇,【自然】8 篇,【科學】3 篇,【自然】【科學】子刊 10 多篇,總參照次數超過 26000 次。

2019 年 4 月,段路明被清華大學聘請為首位「基礎科學講席教授」。

段路明回國,助力中國量子研究。

以前國內量子科學領域一直是中科大領跑,段路明的母校哦!現在不一樣了,清華已經迎頭趕上,和中科大南北呼應,杠上了。

這是每一個心系中國物理學發展的人所期望的。

有了良性競爭,中國在量子計算領域的優勢會更加明顯。