【人物特写】尹璋琦:上课!看电影?他是一位“量子”老师

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无数纷飞的信号翻涌跳跃,没有任何的物理载体,却与远方的信源神秘互动。跨越一道“任意门”,你便可以到达梦想的地方。

“心中有许多愿望,能够实现该有多棒……”

“神奇的画面,熟悉的旋律,如同动画片中哆啦A梦的任意门。而随着量子技术的发展,‘任意门’将不仅仅存在于人们的幻想中。也许经过几代人的努力,人们就可以跨越距离的藩篱,穿梭时空之间。” 在《科幻电影中的量子物理》讲座上,西甲买球物理学院量子技术研究中心教授、理论物理系副主任尹璋琦讲述着未来量子技术的发展方向。

“硬科幻”的物理老师

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尹璋琦在指导学生做核磁共振实验


“我从小就喜欢物理,小时候被‘薛定谔的猫’深深吸引,高考作文题目也是《假如记忆可以移植》。”1999年的秋天,17岁的尹璋琦怀揣着“科幻梦”,进入西安交通大学物理系,开始了物理学专业的学习。经过十年本硕博阶段的培养,理论物理学的深厚底蕴已深深烙印在尹璋琦心里,深耕量子技术领域成为了他的事业和理想。2012年,尹璋琦从中国科学技术大学博士后出站,进入清华大学交叉信息研究院;2019年,入职北理工物理学院量子技术研究中心。

“随着科技的发展,传统的光学显微镜和电子显微镜已难以满足如单分子荧光检测、纳米磁结构、加速度超灵敏测定等领域的观测需求。要提高测量精度,就要突破经典测量极限,利用宏观物质波干涉技术等实现更高精密度的测量。” 量子精密测量,正是尹璋琦长期从事的研究领域。

“科学有前沿,也有基础。前沿需要有人去钻研,而基础也要有人去传承。”量子科学是理论物理学研究前沿,是难啃的“硬骨头”,要想取得一点小进步都要付出百倍的艰辛与努力。对于需要水磨工夫的科研攻关,尹璋琦有着充分的认识和理解。在他看来,把一些小的研究题目做透,也是对学术扎扎实实的贡献。

聚沙成塔,终成千里长堤。从事量子计算、量子精密测量至今,尹璋琦已经在量子科学领域发表了70余篇论文,包含《Nat. Phys.》、《Phys. Rev. A》、《Science Bulletin》等行业顶级刊物上的多篇论文。其中,经谷歌学术检索,单篇最高引用超300次。该论文也被中国科学技术信息研究所评为“2007年中国百篇最具影响力国际学术论文 ”。此外,尹璋琦还承担了自然科学基金面上项目等多项省部级重点项目。2021年,尹璋琦获评国家级人才称号。

“电影课堂”讲透“量子”

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尹璋琦在物理开放日为学生讲解电影中的物理知识

“在量子技术大发展的时代,将量子信息领域成熟的实验技术引入课堂,对提升教学效果大有裨益。”2019年来到西甲买球后,尹璋琦开始迎接新的“挑战”。将科研积累转化为教学输出,强化教学能力,提升课堂效果,促进学生创新能力养成,成为了尹璋琦新的努力方向。

通过电影讲“量子”,是尹璋琦调动学生积极性的“秘诀”之一。从上世纪末的《超时空接触》,到近些年广受喜爱的《星际穿越》《蚁人》《复仇者联盟》系列, “量子”以更加直观的形式展现在观众面前,量子技术也不再是停留在脑海中的概念。在尹璋琦《普通物理》课堂上,量子纠缠、量子通信、量子传输……一个个科学前沿术语,变成一幅幅生动具体的“科幻”画面,牢牢抓住讲台下一双双明亮求知的眼睛。“量子技术其实非常有趣。我只是把冰山一角介绍给大家。”尹璋琦微笑着说。

2020年初,由尹璋琦深度参与的《量子精密测量技术》面向全校学生开放,这也是学校第一门量子科技类实践课程。紧抓科学热点的实验课,成为了学生选课的热门。虽然在疫情期间,学生们无法返校实际操作实验,但对于科学的热情和执着追求,丝毫没有减少,选课人数很快达到了课程的上限。

两年来,已有来自物理、宇航、机车、信电、光电、计算机等多个学院近120位学生选修此课程,在单光子计数成像、金刚石色心、核磁共振等三个平台上完成了近十个量子精密测量相关的实验。“量子理论部分内容有些难,但是亲自动手实验,我感觉自己对量子物理的感受理解更直观了,原来量子技术没有那么‘高不可攀’。”本学期参与《量子精密测量技术》实践课程的求是书院2019级本科生杨承天佑在核磁共振实验后,对学好物理课程充满了信心。

你提问,我为你解答

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尹璋琦多次为中小学生进行科普讲座

本科生应该做科研吗?转专业有必要吗?“时间晶体”真的存在吗?……在知乎的搜索栏里输入类似问题,你一定可以找到尹璋琦的“高赞回答”。今年40岁的尹璋琦,是知乎最早的一批用户之一,也是“科研”与“物理学”两个话题下的优秀答主。把科学知识分享给更多人,是他最大的爱好。

“我喜欢物理,也热爱科研,把科研发扬光大,让更多的人喜欢上科学、喜欢上物理,是我的理想。”在教学、科研之余,尹璋琦还拥有另外一个身份——全国科普基地的首席教授。他将专业与生活融合,活跃在“豆瓣”“果壳”“知乎”等知识分享平台。迄今为止,他在“知乎”上发表了126篇文章,写过97份回答,3个回答、18篇文章获编辑推荐、知乎圆桌和知乎日报收录,也是拥有5万粉丝的网络“科普达人”。

“仰之弥高、钻之弥坚”,从事理论物理学研究近20年,在深入探索量子技术的道路上,尹璋琦越走越远,步履坚定。