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杜江峰:在量子计算领域享受科研快乐(图)
//www.workercn.cn2015-12-16来源: 科技日报
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  杜江峰和他的科研团队迄今已发表了2篇《自然》、2篇《科学》、6篇《自然》子刊、25篇《物理评论快报》,在其他国际学术期刊上发表论文100余篇,SCI他引2000余次。

  中国科学院7日公布,2015年新当选院士61名,平均年龄53.9岁,46岁杜江峰名列其中。

  “其实我从有记忆的童年开始,就梦想成为科学家。”杜江峰说,“这么多年,这个梦想都没有变过,科学的未知与挑战性对我来说,有着巨大的吸引力。”

  从少年班到量子计算 取得多项重大成果

  从16岁时保送中科大少年班,到如今已是中科大物理学院的执行院长,杜江峰在这所校园学习、成长,30年间实现了从学生到青年科学家,再到中国科学院院士的华丽蜕变。

  28岁时,杜江峰开始进军当时最新的量子计算实验研究领域,成为我国最早从事这项研究的科学家之一;接下来的近20年里,杜江峰一头扎进量子计算领域,取得多项重大研究成果。

  2002年,杜江峰在国际上第一次成功地实现了量子博弈的实验研究,实现中国国内量子计算实验研究工作首次刊发在国际权威杂志《物理评论快报》上。由于这项研究成果的新颖性,《自然》的科学新闻对该工作成果作了专题报导,英国的《新科学家》以及美国物理学会与欧洲物理学会的新闻网站也都报道了该项研究成果。

  “这个成果是我发表的第一篇PRL(《物理评论快报》)论文,在我的科研道路上很有意义。”杜江峰说,“当时牛津大学已经有了这个方向的理论成果,我们的这个成果则很好地跟踪了国际前沿方向,从实验的角度做出了很好的展示。”

  2009年,他带领自己的科研团队做出的又一项重要成果产生了:首次在真实固态体系中实现了最优动力学去耦,这项成果发表于国际权威杂志《自然》。这项研究的重要性在于极大提升了现实物理体系的性能,从而朝实现量子计算迈出重要的一步。该成果入选了“两院院士”评选的2009年度中国高校十大科技进展。

  眼光独到 “钻石探针”惊艳亮相

  今天,在杜江峰看来,这两项重要成果都属于技术上的突破,为自己之后的研究奠定了坚实的技术基础。当时的他也为自己定下了新的发展目标:有朝一日要从跟踪前沿研究,转化为引领前沿研究。

  达到这个目标的第一步,就是要实现从购买仪器到自主研制仪器的跃变。之前的研究,不管是核磁共振,还是电子自旋磁共振的研究,都是在购买的商用谱仪上完成的。

  2009年之后,杜江峰开始尝试用新的方法,将研究深入到光探测磁共振领域,购买的谱仪已经不能满足实验需求。

  “从那时开始,我们实验室开始尝试自己设计、建设新的科学谱仪,以满足我们在单分子层面上的科学研究。”杜江峰说。他对方向的准确把握又带来了重大的成果。

  2015年3月,杜江峰领衔的研究团队再一次创造了一项惊艳世界的研究成果:他们利用钻石中的氮—空位点缺陷作为量子探针(简称“钻石探针”),选取了细胞分裂中的一种重要蛋白为探测对象,将量子技术应用于单个蛋白分子研究,在室温大气条件下获得了世界上首张单蛋白质分子的磁共振谱。这项成果发表于国际著名学术期刊《科学》上,同期《科学》“展望”栏目专文报道称赞“此工作是通往活体细胞中单蛋白质分子实时成像的里程碑”。

  这项研究从酝酿到最终完成,历时近三年。期间,杜江峰的团队与从事蛋白质研究的生物领域科学家展开了交叉学科的合作,同时,他们还着手自主设计、建设专门的科学仪器。

  “以钻石为‘探针’的磁共振方法可以把以前看不见的东西变得‘看得见’,在化学、材料、生命等很多领域都有广阔的应用前景。”杜江峰解释,“之所以这项研究是与生命科学的交叉,源于我个人的看法:如果能将生命科学的探索推进到单分子水平,那么就有可能对探明很多疾病的起源有所帮助。”

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