張靜

2024年4月10日，安徽省先進功能高分子薄膜工程實驗室團隊成員朱健和（左）在上海同步輻射光源實驗線站向團隊成員講解實驗設(shè)備運行情況?！肮庠础睘橄冗M功能材料等領(lǐng)域提供微觀觀測條件（方喆/ 攝）

大國重器逐夢蒼穹、中國智造提質(zhì)升級，每一個高光時刻背后都有這樣一群甘坐“冷板凳”，啃下“硬骨頭”，在科研“無人區(qū)”砥礪前行的年輕人。他們的成長故事為青春與新質(zhì)生產(chǎn)力的雙向奔赴寫下了生動注腳。

專注于基礎(chǔ)研究

新材料是新型工業(yè)化的重要支撐，是國家大力發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，也是加快形成新質(zhì)生產(chǎn)力、扎實推進高質(zhì)量發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)方向。

中山大學(xué)深圳校區(qū)副教授、深圳市海外高層次人才孫擎擎是一名研究先進金屬材料的“90后”青年科學(xué)家。從中南大學(xué)本科、保研直博，到中科院金屬所從事博士后工作，再到深圳主攻金屬材料使役行為及其延壽技術(shù)研究，孫擎擎一直深耕在金屬新材料基礎(chǔ)研究領(lǐng)域。

“我國是世界上金屬產(chǎn)量最多的國家，但金屬材料水平和國外比還有差距。比如高端鋼材、鋁材、鈦合金等領(lǐng)域存在一些關(guān)鍵技術(shù)待突破，這給了青年學(xué)者非常廣闊的研究空間?！睂O擎擎說。

被問及研究金屬新材料的驅(qū)動力來自哪兒？孫擎擎告訴《瞭望東方周刊》：“一方面高性能金屬材料的開發(fā)是國家重大需求之一；另一方面我對這個領(lǐng)域有好奇心，這是我從事科研工作的初心?！?/p>

孫擎擎介紹，高性能金屬材料在航空航天、海洋工程、新能源等領(lǐng)域有重要應(yīng)用，由于金屬材料存在典型的強度與塑性倒置關(guān)系，容易出現(xiàn)失效、腐蝕與斷裂，我國每年要為金屬材料腐蝕付出四五萬億元的巨大代價，而金屬失效斷裂更嚴(yán)重影響重大工程裝備的服役安全?！伴_發(fā)更加強韌耐蝕的高性能金屬材料、研究其斷裂失效與腐蝕的機理、提出新的延壽技術(shù)與方案，保證管道、橋梁、核電站、飛機、新能源燃料電池以及海上風(fēng)電裝備的服役安全，我認為這些都是形成新質(zhì)生產(chǎn)力的內(nèi)在需求?！睂O擎擎說。

近幾年，孫擎擎主攻“氫脆”問題。

與天然氣不同，氫可能進入到金屬內(nèi)部與金屬基體發(fā)生交互作用，引起管道材料韌性下降進而發(fā)生毫無征兆的脆性斷裂，即所謂“氫脆”現(xiàn)象，這是影響輸氫管道安全運行的最大風(fēng)險之一。在業(yè)內(nèi)人士看來，氫脆問題的研究和預(yù)防是我國未來大規(guī)模推進管道輸氫技術(shù)的前提條件。

“氫脆現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)已經(jīng)有150年歷史，但今天科學(xué)家對氫脆發(fā)生的機理仍然存在巨大爭議。我們從關(guān)鍵問題入手，經(jīng)歷多次失敗，不斷排除其他干擾的影響因素，花了近兩年時間，終于得到了全新的、嚴(yán)謹?shù)?、?jīng)得住推敲的氫與位錯交互作用的物理圖像，這一研究成果發(fā)表在了國際材料學(xué)頂刊《Acta Materialia》（《材料雜志》）上，獲得了氫脆領(lǐng)域國際權(quán)威專家與同行的高度評價?！睂O擎擎說。

基礎(chǔ)研究的一小步，可能帶來產(chǎn)業(yè)變革的一大步。對自己所研究領(lǐng)域未來市場化、產(chǎn)業(yè)化的前景，孫擎擎充滿信心。

“前不久，在蘇州的一次行業(yè)學(xué)術(shù)交流會上，各方代表談?wù)撝穗姀S一回路不銹鋼管道的應(yīng)力腐蝕問題，我驚喜地發(fā)現(xiàn)，自己研究了十年的技術(shù)，被行業(yè)專家認為將是主流解決方案之一。希望后續(xù)與相關(guān)單位進一步接洽，取得實質(zhì)性合作，貢獻自己的一份力量。靜下心來做基礎(chǔ)科研很難，但我想作為青年學(xué)者，還是要努力把基礎(chǔ)研究做好，要坐得住，更多專注于‘從0到1的過程?！睂O擎擎說。

“兩年沒發(fā)論文 ”

近日，在湖北武漢市光谷實驗室，一枚硬幣大小的“視覺芯片”完成了中試。這是光谷實驗室聯(lián)合華中科技大學(xué)實驗室、溫州實驗室共同研發(fā)的成果。利用新興膠體量子點紅外探測成像技術(shù)制備“視覺芯片”，作為傳感器裝載到手機和檢測器上，可以“穿透”介質(zhì)，看到肉眼無法辨別的“真相”。目前，這項技術(shù)已具備大面積加工能力，同時成本極低，有望形成顛覆市場的產(chǎn)品。

這是光谷實驗室青年科學(xué)家、華中科技大學(xué)武漢光電國家研究中心教授高亮聯(lián)合團隊坐了12年冷板凳的成果。這樣一枚“視覺芯片”有望賣到5000元至1萬元。高亮的研究成果實現(xiàn)了“從1到10”的跨越。

在接受《瞭望東方周刊》采訪時，高亮回憶個人成長路徑，用的最多的表述是“沒啥優(yōu)勢、普普通通”“一門心思干，受外界影響小”……本刊記者從他身上看到了“90后”青年科學(xué)家的諸多共性。

高亮本碩讀的都是華中科技大學(xué)光電光學(xué)工程專業(yè)，在大學(xué)期間就建立了對光電的原始興趣。從2014年讀研期間開始，高亮跟隨導(dǎo)師唐江教授專攻短波紅外成像芯片技術(shù)。“那時這個產(chǎn)業(yè)還處于邊緣地位，沒有現(xiàn)在這么受關(guān)注?！边x擇了一個相對冷門的方向，高亮和科研伙伴們成為第一代短波紅外成像芯片的“拓荒者”。

2024年4月26日，國盾量子資深技術(shù)專家李東東博士正在檢查噪聲測試鏈路（楊雅淑 / 攝）

高亮說，量子點是一種小到幾納米的顆粒。實驗過程中，這些極小顆粒對環(huán)境非常敏感，連水蒸氣和氧氣都“怕”，所以科研團隊要把一些指標(biāo)和實驗細節(jié)做到極致。

“做高精尖前沿科技研發(fā)，我認為青年科學(xué)家都要有‘掃廁所的心態(tài)——不怕臟活累活，要把底層理論研究弄明白?！备吡琳f。

“我們通過大量的實驗設(shè)計與驗證篩選，在芯片的制備上實現(xiàn)了性能和良率的相對可控。這一結(jié)果的取得離不開大量的人力精力投入，開發(fā)過程中也坐了兩年多冷板凳。在其他課題組不停發(fā)論文的時候，我們一周工作6天，經(jīng)常熬夜，做了很久的實驗卻經(jīng)常失敗了，過程對人很煎熬?！备吡琳f。

最終，團隊先后突破了材料-器件-電路-集成-系統(tǒng)5個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，研制出國內(nèi)首款量子點紅外成像樣機，部分指標(biāo)國際領(lǐng)先。

此后，在短波紅外成像芯片可批量化生產(chǎn)的中試過程中，又實現(xiàn)了薄膜涂覆、真空沉積和封裝測試等核心生產(chǎn)工藝設(shè)備的全面國產(chǎn)化。

“研究機構(gòu)幫廠家做好品控，通過研發(fā)帶動國產(chǎn)替代，從而在一個具體領(lǐng)域建立完整的國產(chǎn)可控生態(tài)。在這個過程中，新的生產(chǎn)工具、新的生產(chǎn)要素和新的知識產(chǎn)權(quán)都誕生了，而且?guī)恿诵碌膭趧恿τ咳?，這是一個形成新質(zhì)生產(chǎn)力的良性路徑?！备吡琳f。

“做高精尖前沿科技研發(fā)，我認為青年科學(xué)家都要有‘掃廁所的心態(tài)——不怕臟活累活，要把底層理論研究弄明白?！备吡琳f。

目前，短波紅外成像芯片產(chǎn)品申請了15項發(fā)明專利，已獲授權(quán)7項。訂單遍布全國，南方科技大學(xué)、浙江大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)和國內(nèi)消費級龍頭模組企業(yè)均向光谷實驗室“拋出橄欖枝”。“面向手機模組和車載相機等消費級應(yīng)用場景即將實現(xiàn)，下一步是物質(zhì)檢測、半導(dǎo)體檢測和安防監(jiān)控等領(lǐng)域的應(yīng)用。”高亮說。

4小時“超越”5萬年

在合肥高新區(qū)，科大國盾量子技術(shù)股份有限公司（以下簡稱‘國盾量子）科技園內(nèi)，五代量子保密通信設(shè)備一字排開，從“大柜子”變成“小盒子”，體積越來越小，功能越來越強。它們還可以無縫融入現(xiàn)有傳統(tǒng)通信光纖，實現(xiàn)共纖傳輸，極大降低使用成本。

“量子密鑰分發(fā)設(shè)備經(jīng)過十余年迭代，體積變小，相關(guān)核心組件也已實現(xiàn)國產(chǎn)化?！?國盾量子青年專家李東東告訴《瞭望東方周刊》。

和經(jīng)典通信相比，量子通信保密性更強。李東東在2017年加入國盾量子。彼時，量子通信產(chǎn)業(yè)經(jīng)過了從實驗室走向現(xiàn)實應(yīng)用的過程，產(chǎn)業(yè)已具備先期探索的雛形。世界首條千公里級量子保密通信“京滬干線”開通，并和“墨子號”量子科學(xué)實驗衛(wèi)星成功對接，其中，國盾量子發(fā)揮了重要作用，其產(chǎn)品也由此逐漸走向世界前列。進入公司后，李東東主要負責(zé)量子通信相關(guān)工作，進行量子信息處理系統(tǒng)研發(fā)和實用化研究。

李東東與團隊研發(fā)了頻率更高、碼率更高的量子通信設(shè)備，應(yīng)用后通信效率更高、通信距離更遠，可以支持百公里以上的通信距離?！白钤绲脑O(shè)備是采用多個激光器進行編碼，我們改進后實現(xiàn)了單個激光器編碼，整個系統(tǒng)成本降低，產(chǎn)品穩(wěn)定性和一致性能更好?！崩顤|東說。

隨著技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要，李東東投入到更為前沿的量子計算領(lǐng)域?！霸诹孔佑嬎銠C上4個小時能夠完成的計算任務(wù)，使用目前最快的超級計算機大概需要5萬年的時間?！崩顤|東介紹。

此前，李東東及團隊參與研發(fā)的超導(dǎo)量子計算操控系統(tǒng)，在“祖沖之號”超導(dǎo)量子計算機上應(yīng)用，實現(xiàn)了“量子計算優(yōu)越性”里程碑。經(jīng)過國產(chǎn)化、產(chǎn)業(yè)化迭代兩代后，目前這臺設(shè)備成本下降了一半，規(guī)模已經(jīng)達到千比特。

走進國盾量子的實驗室，可以看到，科研人員正在加緊調(diào)試即將發(fā)布的新一代千比特超導(dǎo)量子計算操控系統(tǒng)?！案弦淮a(chǎn)品相比，新一代設(shè)備的集成度提升了大概10倍，是目前國內(nèi)體積最小、性能最優(yōu)的操控系統(tǒng)?！崩顤|東說。

“搞研究，求創(chuàng)新，不能朝九晚五上下班。所謂彎道超車，就是要付出比別人多的時間和努力。我不覺得這是內(nèi)卷，因為我們工作的內(nèi)容是非常新的、非常有趣的，可能是這個世界上從來沒有人解決過的問題。問題解決了，科研又向前進了一步，有很大的成就感，同事們的自驅(qū)力都非常強?！崩顤|東說。

一臺量子計算機，涉及方方面面，從基礎(chǔ)科研到加工制造，從電子元器件到芯片設(shè)計，是國家工業(yè)實力的體現(xiàn)、國家綜合實力的比拼?！傲孔赢a(chǎn)業(yè)的發(fā)展會帶動我國高精尖工業(yè)體系更加完善，能在這樣一個前沿陣地建功立業(yè)，是我們這一代青年科技工作者的光榮?！崩顤|東說。