新華社北京1月8日電 題：量子反?；魻栃?yīng)：中國實(shí)驗(yàn)室里做出來的“諾獎級成果”

新華社記者陳芳、胡喆,、荊淮僑

從中國實(shí)驗(yàn)室里,，繼鐵基超導(dǎo)、多光子糾纏,、中微子振蕩后,，我國物理學(xué)再獲突破性進(jìn)展。1月8日,，由清華大學(xué)教授,、中國科學(xué)院院士薛其坤領(lǐng)銜的清華大學(xué)和中科院物理所實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)在量子反?；魻栃?yīng)取得的突破性成果,，獲得2018年度國家自然科學(xué)獎一等獎。

全球首次發(fā)現(xiàn)：中國實(shí)驗(yàn)室里產(chǎn)生的世界級基礎(chǔ)研究原創(chuàng)成果

“量子反?；魻栃?yīng)”——當(dāng)?shù)谝淮温犝f這個名字,，許多人都會一頭霧水,。然而,，走進(jìn)這座自由王國，人們會發(fā)現(xiàn)一棟截然不同的摩天大樓,。因?yàn)檠ζ淅F(tuán)隊(duì)的發(fā)現(xiàn),，中國標(biāo)注了這座大樓的新高度。

微觀世界的運(yùn)行由量子力學(xué)規(guī)律支配,，會顯示完全不同于宏觀世界的現(xiàn)象,?；魻栃?yīng)是一種常見的電磁現(xiàn)象,，廣泛應(yīng)用于磁傳感器和半導(dǎo)體工業(yè)。那么當(dāng)量子反?；魻栃?yīng)出現(xiàn),，會產(chǎn)生怎樣的神奇？

科學(xué)家們認(rèn)為,，量子反?；魻栃?yīng)的最美妙之處是“不需要任何外加磁場就可以實(shí)現(xiàn)電子的量子霍爾態(tài)”,。因此,，這項(xiàng)研究成果將會推動新一代的低能耗晶體管和電子學(xué)器件的發(fā)展,，可能加速推進(jìn)信息技術(shù)革命的進(jìn)程,。

據(jù)介紹,，量子反?；魻栃?yīng),，可以改變電子的運(yùn)動軌跡,，使其像在高速公路上行駛的汽車一樣有序，減少了中間阻礙,，降低了電子運(yùn)動中的能量損耗,。

這一發(fā)現(xiàn)經(jīng)轉(zhuǎn)化應(yīng)用，對普通大眾來說,，最直接的影響就是有可能會解決手機(jī)或電腦發(fā)熱,、耗電快、運(yùn)行慢等問題,。

自1988年美國物理學(xué)家提出可能存在不需要外磁場的量子霍爾效應(yīng)以來,，不斷有物理學(xué)家發(fā)表各種方案，但在實(shí)驗(yàn)上并沒有取得任何實(shí)質(zhì)性進(jìn)展,。2008年,，薛其坤率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開始進(jìn)入這一領(lǐng)域，經(jīng)過四年研究,，終于在世界范圍內(nèi)首次觀測到量子反?；魻栃?yīng)。

這是世界物理學(xué)界近年來最重要的實(shí)驗(yàn)進(jìn)展之一,，引領(lǐng)了國際學(xué)術(shù)方向,。這一發(fā)現(xiàn)的論文在美國《科學(xué)》雜志發(fā)表后，諾貝爾獎獲得者楊振寧稱：“這是從中國實(shí)驗(yàn)室里,，第一次發(fā)表出了諾貝爾獎級的物理學(xué)論文,！”

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方法：學(xué)術(shù)道路前行每一步都有意義

從沂蒙山區(qū)走出來的薛其坤，個子不高,、鄉(xiāng)音濃濃,，樸實(shí)而風(fēng)趣。奮斗與執(zhí)著,，是他和團(tuán)隊(duì)成員王亞愚,、何珂、馬旭村,、呂力等在科學(xué)之路上的人生信條,。

薛其坤研究團(tuán)隊(duì)長期以來結(jié)合分子束外延生長、極低溫強(qiáng)磁場掃描隧道顯微鏡,、角分辨光電子能譜技術(shù),，在表面、界面,、低維物理學(xué)領(lǐng)域做出了國際一流的工作,。

2008年，薛其坤研究團(tuán)隊(duì)抓住拓?fù)浣^緣體這個新領(lǐng)域興起的契機(jī),，在國際上率先建立了拓?fù)浣^緣體薄膜的生長動力學(xué)機(jī)制,，利用分子束外延生長出國際最高質(zhì)量的樣品。所提出的生長方法現(xiàn)已成為國際上通用的拓?fù)浣^緣體樣品制備方法。

在此基礎(chǔ)上,，他們利用掃描隧道顯微鏡揭示出拓?fù)浣^緣體表面態(tài)的拓?fù)浔Ｗo(hù)性和朗道量子化等獨(dú)特性質(zhì),。該研究團(tuán)隊(duì)與國內(nèi)相關(guān)科學(xué)家的努力使得中國在拓?fù)浣^緣體領(lǐng)域研究中處于國際領(lǐng)先行列。

“這是過去二十多年來凝聚態(tài)物理和材料物理領(lǐng)域,，最具挑戰(zhàn)性的實(shí)驗(yàn)之一,。”薛其坤坦言,，實(shí)驗(yàn)的難度在于目標(biāo)的不確定性,，“我們所要實(shí)現(xiàn)的材料就像一個人既需要短跑運(yùn)動員的速度、又要有舉重運(yùn)動員的力量,、更要有花樣滑冰運(yùn)動員的技巧”,。

“我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到了科學(xué)界的重復(fù)驗(yàn)證，量子反?；魻栃?yīng)的實(shí)驗(yàn)經(jīng)受住了歷史的考驗(yàn),。”薛其坤說,，“想在科學(xué)原創(chuàng)上發(fā)現(xiàn)別人看不到,、發(fā)現(xiàn)不了的東西,，肯定你的眼睛要更亮,，你使用的儀器工具分辨率,、靈敏度必須要更高?！?/p>

量子反常霍爾效應(yīng)和高溫超導(dǎo)是物理學(xué)界最熱門的兩個課題,。薛其坤已經(jīng)完成了前者，下一步將朝著后者進(jìn)發(fā),。他坦言這是一次嶄新的嘗試：“在學(xué)術(shù)的道路,，前行的每一步都有意義,，這就是科學(xué)的魅力,?！?/p>

理解“物理之美”：中國基礎(chǔ)科研正處“黃金時代”

科學(xué)探索就是無數(shù)次接近真理的過程?，F(xiàn)在的薛其坤,，越來越深刻地理解了“物理之美”。他認(rèn)為,，自己的生活每天就是回答為什么,，探尋謎底的過程讓他樂此不疲,。

“我們的成果與改革開放40年來取得的成就密不可分,?！毖ζ淅ふf，量子反?；魻栃?yīng)的發(fā)現(xiàn)是改革開放40年間我國在基礎(chǔ)研究上的一個重大成果,，日益強(qiáng)大的國力,、良好完善的科技政策,、科學(xué)系統(tǒng)的科技規(guī)劃,、催人奮進(jìn)的創(chuàng)新氛圍是基礎(chǔ)和保障,。

發(fā)現(xiàn)量子霍爾反常效應(yīng)團(tuán)隊(duì)的五位主要完成人,，平均年齡48歲，他們瞄準(zhǔn)同一重大科學(xué)目標(biāo),，各有所長但相對獨(dú)立,，單元科研團(tuán)隊(duì)的成員間形成了高效合作，其深度和持久性在國內(nèi)外也不多見,。

人類的生命稍縱即逝,，物質(zhì)也會隨著時間湮滅，唯有不朽的知識閃耀在歷史的長河里,。團(tuán)隊(duì)成員們表示：“中國的基礎(chǔ)科研正處在一個黃金時代,，能成為這個時代的奮斗者，倍感幸福,?！?/p>

薛其坤認(rèn)為,，必須讓創(chuàng)新人才坐得住冷板凳,、耐得住寂寞，在基礎(chǔ)研究,、原始創(chuàng)新上不斷突破,，夯實(shí)國家核心競爭力的基石,。

“我們是黨和國家培養(yǎng)起來的科學(xué)家,。新時代為我們提供了更好的機(jī)遇,，我們定要不負(fù)使命、努力奮斗,，為國家強(qiáng)大、人民幸福和科學(xué)探索不斷做出新的貢獻(xiàn),。”薛其坤和他的同事們壯志滿懷,。