周末人物丨薛其坤：沂蒙山区始发的“小船”

“量子反常霍尔效应是从中国实验室里第一次做出的诺贝尔奖级别的物理学成绩，不仅是科学界的喜事，也是整个国家的喜事。”

薛其坤：沂蒙山区始发的“小船”

爱因斯坦有一个著名的观点——想象力比知识更重要。从《海底两万里》启发潜水艇的改进，到《星际迷航》让移动电话之父产生灵感，现代科学技术的发明创造，最初都源于科学幻想。

随着科技的飞速发展，不妨大胆想象一下：量子计算机在短短200秒内完成世界经典超级计算机一万年的计算任务，超级计算机将有可能成为iPad大小的掌上计算机，电动汽车可以几个月不充电且使用过程中不会发热不会速度变慢……

这些并不只是想象，现实中相关领域的科学家早已做过研究。南方科技大学校长、中国科学院院士薛其坤便是其中的一位。

早在2012年12月，薛其坤团队在真实材料中观测到量子反常霍尔效应。这项研究成果为未来信息技术革命提供了全新的原理，若用它和超导态有机结合去做量子计算机，科幻电影中的强人工智能就有可能变成现实。

10月24日，美国物理学会宣布薛其坤获得2024年度巴克利奖。该奖项被公认为国际凝聚态物理领域的最高奖，旨在表彰在该领域作出卓越贡献的科学家。薛其坤和美国哈佛大学教授AshvinVishwanath共同凭借“对具有拓扑能带结构的材料的集体电子性质的开创性理论和实验研究”获奖。据悉，这是该奖自1953年授奖以来首次颁发给中国籍物理学家。

这是薛其坤获得的又一个重要奖项，对于他而言，对科学的探究仍在继续……

耐心等待“决定性瞬间”

“作为一名中国科学家能够入选，还是相当意外。”薛其坤表示，能够获得巴克利奖是莫大的幸福，这也表明中国进入了世界物理学舞台的中央，自己将努力带领团队向着这个方向继续攻坚克难。

在物理学界，霍尔效应一直是近百年来科学家持续突破的方向，也是当下凝聚态物理领域最热门的话题。

1879年，美国物理学家霍尔在研究金属的导电机制时意外发现了霍尔效应。

一百多年前，当马克斯·普朗克提出“量子”概念时，恐怕再大胆的人也难以想象，这将给世界带来多大的改变——核能、激光、计算机等都与此相关。

多年来，量子反常霍尔效应被视为物理学界的重大挑战。它与已知的量子霍尔效应具有完全不同的物理本质，是一种全新的量子效应；它的实现更加困难，需要精准的材料设计、制备与调控。这一奇妙的物理现象很有可能会带来下一次的信息革命，多个世界一流的研究组一直在研究量子反常霍尔效应，却没有取得突破。如此困难的研究实验，却成功被中国的科学家薛其坤完成，一切要从15年前说起。

2008年，薛其坤开始带领团队勇闯量子反常霍尔效应的“无人区”，去研究一项可能终其一生都无法完成的项目。1500多个日日夜夜，上千次的材料生成与测量对比实验，结果却是一次又一次的失败。

直到2012年年底的一个深夜，当晚在实验室值班的课题组博士后常翠祖告诉他——“薛老师，量子反常霍尔效应出来了，等待详细测量。”

薛其坤站在原地，沉思了很久。他终于等到了那条短信。薛其坤迅速返回实验室，跟随团队进行2个月的集中测试和不断钻研，最终测试出了完美的实验数据。

成果在美国《科学》杂志上一经发表，全世界为之震动。

诺贝尔奖获得者杨振宁评价：“量子反常霍尔效应是从中国实验室里第一次做出的诺贝尔奖级别的物理学成绩，不仅是科学界的喜事，也是整个国家的喜事。”

美国《科学》杂志的匿名评审给出了这样的评价，“这篇文章结束了对量子反常霍尔效应多年的探寻，这是一项里程碑式的工作。我祝贺文章作者们在拓扑绝缘体研究中作出的重大突破。”

1次成功背后，是999次失败后又推翻重建。薛其坤的团队用来实验的样品，是用原子一层一层铺上去的。5nm的厚度，相当于头发丝的十万分之一，每制备一个都非常不易。

4年的时间，他们前后制备了1000多个样品，经历了无数次的失败。每次失败后，薛其坤再次带领团队改进样品、创新方法；又失败了，再改进、再创新。在这些失败中，薛其坤学到了很多，比如坚韧、坚持……这些品质，日后都帮助薛其坤成为一个“皮实”的学者。

从薄膜生长，到磁性掺杂、门电压控制，再到低温输运测量……薛其坤带领团队克服了重重阻碍和难关，一步步实现了对拓扑绝缘体的电子结构、长程铁磁序以及能带拓扑结构的精密调控……

发现量子反常霍尔效应是我国科学家从实验上独立观测到的一个重要物理现象，也是世界基础研究领域一项重要发现。

因为这项重要的科学发现，薛其坤经历了无数艰辛之后，终于迎来人生的高光时刻。

2016年，薛其坤获得首届未来科学大奖。2019年，他获得国家自然科学奖一等奖。2020年获得菲列兹·伦敦奖。2023年，获得巴克利奖……

薛其坤说，经历过生活的艰难，感到其他艰苦都算不了什么，所幸青少年时期的生活为自己形成吃苦耐劳的品质奠定了基础。

沂蒙山区始发的“小船”

薛其坤曾把自己比喻为沂蒙山区始发的“小船”。这艘小船乘风破浪，在地球转了一个圈：到济南读大学，赴日本、美国留学，最终驶回清华大学、南方科技大学……“父母给了小船生命；小船有毛病了，导师帮忙修修，方向不对了，导师给指导指导；我的学生赋予了小船更青春的生命……”薛其坤说。家乡成为他前进道路上永远的人生坐标和能量源。

1962年，薛其坤出生于临沂市蒙阴县高都镇西峪村。那时的沂蒙山区，是全国出名的贫困地区，他的期望就是走出山区。从课本上，薛其坤学到了牛顿、爱因斯坦，并认识到成为一名科学家能给社会带来巨大的福祉，于是他朦朦胧胧地有了成为科学家的想法。

凭借着努力，他成为山东大学光学系的一名学生。毕业后，薛其坤到了曲阜师范大学物理系工作，利用工作之余的时间复习备考研究生。1987年，他终于进入中国科学院物理研究所凝聚态物理专业学习。回顾当年的求学经历，他说：“如果成为研究生能够让我更接近成为科学家的崇高理想，那么为了这个崇高的目标，作出再大努力都值得。”

几十年如一日，至今，薛其坤仍然保持着“7-11”的作息时间。1992年6月，薛其坤来到日本东北大学金属材料研究所学习，实验室的导师樱井利夫要求，工作日必须早上7点到实验室，晚上11点离开。“出了错，导师的脸色就很难看，我的自信心受到很大打击。”语言不通、作息严苛，薛其坤压力很大。

一年半之后，薛其坤凭借扎实功底和超常付出，取得了一项重要的科研突破，这是“7-11实验室”30年来的最大成果。薛其坤终于感觉到，自己这个山东农村放牛娃脑海里朦朦胧胧的梦想，开始变得有一点真切了。

1996年，薛其坤被邀请在物理学规模最大的美国物理学会年会上做报告，糟糕的英语口语让他不知所措。为了保证万无一失，他把要讲的每个英语单词、每句话写下来，模拟练习了80多遍。当听到掌声与赞扬时，薛其坤觉得“像夏天渴时喝了冰水一样，很舒服”。那是一个转折点，经过刻苦攻读，薛其坤构筑了坚实深厚的理论功底和知识体系，通过接触和了解世界物理领域的前沿信息，开阔了视野。

2005年，薛其坤到清华大学物理系工作，当年11月当选中国科学院院士。当时他刚过不惑之年，是那一批当选院士中最年轻的一位。

薛其坤曾参与拍摄2019年清华大学招生宣传片《从一到无穷大》。他说，“你们是各自家庭的第一个，我们每个人都是自己的第一个，这无数个一孕育着中国未来无限的希望。”

在南方科技大学2023年6月的毕业典礼上，薛其坤用自己的成长经历勉励学生：凭借永不动摇的自信与努力，定能战胜重重困难，定能超越时代的局限，定能到达理想的彼岸。

这艘从沂蒙山区始发的“小船”，不断重返家乡。在蒙阴一中，薛其坤与高中时期5班的同学们共同捐资建设五班广场，同时题写蒙阴一中立德育人之道：善仁、中和、诚正、博雅。

见证家乡之变，薛其坤不仅为家乡的发展感到自豪，还深刻影响着家乡的青年学子走出大山、走进高等学府，他身体力行地将沂蒙精神和红色文化播撒在南方科技大学，服务沂蒙山区高质量发展。

探秘量子之境的“极致追求”

“遇事不决，量子力学”曾一度成为网络流行语，量子力学究竟有何魔力？

近年来，我国成功研制“九章二号”“祖冲之二号”量子计算原型机，量子科技发展突飞猛进，多个国家在这条关乎人类未来的科技赛道上奋勇争先。

量子反常霍尔效应是描述电子在微观世界运动规律的全新科学效应，也是薛其坤最广为人知的一项科学发现。

薛其坤介绍，量子科技的变革将深刻改变人类生活。如果我们迎来了第二代量子技术的广泛应用，量子计算机和量子互联网得以实现的话，云处理数据的速度、掌控数据的能力将大为提升，信息的安全性会得到极大的增强，现有的很多探测技术和传感技术也会大幅提升，整个信息时代会迎来一个跨越式发展。

如今，薛其坤仍在用追求极致的态度去征服新的世界难题。

在樱井利夫实验室时，一个导师让薛其坤花三天的时间，把数万个螺丝钉，按照分类摆放整齐，他很是不解。但后来，他慢慢意识到这种追求极致的态度，恰恰是科学最需要的态度，他在带团队时也是这么做的。

“我培养学生强调两点：一是在科学研究中学会合作，学会为人处世；二是要把对实验技术的掌握做到极致，这是基本功。”

在实验技术与科研训练中，薛其坤对学生的要求到了近乎苛刻的地步。他要求学生写报告时，不能有一个标点符号的错误；操作仪器，要做到闭着眼睛都能操作无误。如今他已带领更多人走出他们的“第一步”——追求极致。

薛其坤曾这样寄语年轻人：尽管这个时代经济高速发展，互联网信息高速膨胀，但探索自然界的奥秘是让人感到非常振奋的一个领域。青年科研工作者要有追求科学、探索自然奥秘的理念和精神，并朝这个方向努力，学好知识，未来投入基础研究领域，为人类科学进步作出贡献。

基础科研没有一蹴而就的成功，最大的特点就是不确定性，而科学家的精神和智慧正是在这样的不确定之中体现的。

“就像游山玩水时也会感觉累，但这种累往往和快乐、和享受的美景结合在一起。做技术研究的科学家大都是这种状态。”薛其坤说，“很多人就是因为这种坚持，给人类带来了可能1000万人干10年都干不出来的研究突破。”

薛其坤曾与特斯拉CEO埃隆·马斯克就“下一个颠覆性创新”主题进行讨论。

马斯克将注意力放在新能源汽车、人工智能等商业项目，而薛其坤则将目光投向基础理论研究，“马斯克的技术可能过二十年、三十年就消失了。而基础理论的研究成果，可以作为一种科学知识传播下去，100年，200年，1000年。”

前段时间大火的ChatGPT等人工智能技术，也是基于长期的基础研究、多学科交叉的新的重大发展。

薛其坤认为，过去的三次工业革命皆由理论科学的实际应用而来，而下一次革命一定也是由基础物理学发展延伸而出。

当被问及如何看待长篇科幻小说《三体》里外星文明的科技水平时，薛其坤表示，假设外星人有这么高的技术水平，科学家应该向他们学习，追求极致，研发出功能强大的材料。

追求极致似乎已经成为薛其坤的人生信条。人类的生命稍纵即逝，物质也会随着时间湮灭，唯有不朽的知识闪耀在历史的长河里。

院士的家与国

当前，我们的地球狂飙突进，朝太空、深海、微观世界、潜意识、第四维等种种坐标探索新的知识，而这些梦想般的实验，都源于一种究元的冲动——我们来自哪里，去往何处。薛其坤是这个时代对这些问题充满好奇的人之一。

在漫长孤独的科研工作过程中，薛其坤的家人成了他坚持下去的精神支撑，在一次通话中儿子用稚嫩的声音为他朗读了“我是中国人，我爱自己的祖国……”，这样一段话给了他勇气和力量。

科学探索就是无数次接近真理的过程，登上一座高峰，只是下一段攻关跋涉的开始。

谈及下一步计划，薛其坤介绍，首要目标是继续将量子反常霍尔效应、拓扑绝缘体研究推向一个新的高度。

例如量子反常霍尔效应的观察，从原来10年前实现的极低温度向更高的温度迈进。他希望能在液氮温区实现量子反常霍尔效应，还有一个更宏伟的目标，就是在室温下也能够观测到这个量子现象。

此外，薛其坤带领团队继续向高温超导机理的研究攻关，他深知，谁先找到在常温常压下实现超导的材质与方法，谁就将带领人类开启一个新的文明纪元。他还将清华大学和南方科技大学的团队力量结合在一起，争取在这个方向做出重要成果。

在追求真理的过程中，薛其坤也完成了对自我人格的塑造和对生命意义的发掘。

薛其坤对体育运动非常感兴趣。在山东大学读书时，每天下午完成实验后，薛其坤会踢上一个小时的足球，然后痛痛快快冲上个冷水澡。

2023年3月，在全国两会“代表通道”上，薛其坤表示，国家的富强给科学家攀登科学高峰、冲击世界科学问题提供了强大的支撑和良好的条件，科学家的事业与国家的富强紧密联系在一起……

获得巴克利奖，薛其坤感受最深的也是这一点，成果的取得离不开国家对基础研究的支持，团队得以打造出世界上最先进的平台。

他直言自己“在24小时的任何时候都可以工作”。这样的勤奋不但源于儿时艰苦生活锻炼的坚强意志，更源于可以实现梦想的内生动力，“赶上国家改革开放，为我这样的年轻人创造了实现梦想的机会，我是非常幸运的。”

20世纪90年代，薛其坤出国深造，先后在日美留学、工作8年。这一知识积累阶段，培育了他为科学事业、为国家和民族的献身精神。

他也多次在不同场合提到树立爱国、报国信念的重要性。他给家乡乡亲题的字是：“弘扬沂蒙精神，为祖国富强读好书。”

1999年，他满腔热忱地回国工作。

“科学的竞争往往在全世界科学家之间进行，如果你率先解决了问题，往往也很有成就感和人生的获得感”。近年来，薛其坤希望借助大科学装置发展顶尖科技，通过大师和“大楼”培养高水平人才。

迈入全球科技竞赛的新时代，代表着先进科研配置的“大楼”重要性越发凸显。重大科研基础设施被科学家们视为“国之重器”。

薛其坤带领团队打造了世界上第一个“低维量子物质非平衡态物理性质原位综合实验研究平台”，这个平台“就好像一艘航空母舰，把研究低维量子物质需要的各种技术和设备集成在一个平台上。有了它，我们就能攻克在这个领域研究中盲人摸象的问题，从更高、更全面的站位开展探索。”

他说，要想真正做一位幸福的量子科学家，就要在世界舞台上展示国家的强大。只有国家强大，我们才会有更好的条件，更多的年轻人就会投身其中，我们的科技就会得到更好的发展。这个科研领域就像世界上的旅游打卡点一样，投身其中的人会感到非常荣耀和幸福。

记者：刘兰慧王思晴通讯员：张圣虎韩文嘉