他們堅(jiān)守在凝聚態(tài)物理與量子材料研究的最前線(xiàn)，面向國(guó)家高端科研儀器設(shè)備與新一代人工智能計(jì)算架構(gòu)的重大需求，探索“Science for AI”的全新路徑。他們十余年如一日扎根實(shí)驗(yàn)室，在一次次調(diào)試、一次次失敗中“啃”下關(guān)鍵技術(shù)難題。他們以平等、開(kāi)放的科研氛圍凝聚團(tuán)隊(duì)力量，鼓勵(lì)多元探索與自由討論，在“冷門(mén)”中發(fā)現(xiàn)前沿，在不斷碰撞的思想中孕育創(chuàng)新。

2025年，復(fù)旦大學(xué)物理學(xué)系低維復(fù)雜物理體系研究團(tuán)隊(duì)（下文簡(jiǎn)稱(chēng)“團(tuán)隊(duì)”）獲評(píng)復(fù)旦大學(xué)“鐘揚(yáng)式”好團(tuán)隊(duì)（科研團(tuán)隊(duì)）。

突破自旋成像關(guān)鍵技術(shù)，讓我國(guó)在關(guān)鍵科研儀器領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)自主化建設(shè)的跨越

多年來(lái)，團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期聚焦于低維物理體系與自旋電子學(xué)的研究方向，有一個(gè)問(wèn)題一直困擾著他們。

“在顯微鏡下，我們看得見(jiàn)細(xì)胞、病毒，也看得見(jiàn)原子，但自旋這種量子屬性，從未被真正看見(jiàn)，我們希望建造一臺(tái)儀器能直接觀(guān)察到它的運(yùn)動(dòng)。”團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、物理學(xué)系教授沈健介紹。一句看似簡(jiǎn)單的愿景，背后是艱苦卓絕的科研攻堅(jiān)。

面向國(guó)家重大科研儀器設(shè)備自主化需求，團(tuán)隊(duì)與物理學(xué)系吳施偉、高春雷教授一起，主動(dòng)承擔(dān)了復(fù)旦物理學(xué)系歷史上首個(gè)由國(guó)家自然科學(xué)基金委批準(zhǔn)的重大科研儀器項(xiàng)目——“電子自旋與自旋極化電流時(shí)空演化成像系統(tǒng)”。

從立項(xiàng)到最終按時(shí)通過(guò)驗(yàn)收，團(tuán)隊(duì)經(jīng)歷了無(wú)數(shù)次推翻與重來(lái)，磁體、低溫、防震……每一個(gè)環(huán)節(jié)都要從零起步、完全自主突破。

“沈老師是團(tuán)隊(duì)的主心骨，”團(tuán)隊(duì)成員、微納電子器件與量子計(jì)算機(jī)研究院（下文簡(jiǎn)稱(chēng)“微納量子研究院”）研究員王文彬這樣評(píng)價(jià)道，“國(guó)內(nèi)幾乎沒(méi)有同類(lèi)設(shè)備的參考模板，沈老師帶著大家一點(diǎn)點(diǎn)推演方案?！眻F(tuán)隊(duì)多位教師分工協(xié)作，對(duì)每一個(gè)細(xì)節(jié)反復(fù)論證。為了真正實(shí)現(xiàn)自主可控，他們搭建了獨(dú)立的精加工和電焊車(chē)間，自主完成結(jié)構(gòu)加工、焊接與裝配，突破多項(xiàng)核心技術(shù)，使設(shè)備從圖紙到成型實(shí)現(xiàn)全鏈條自研。

按照設(shè)計(jì)，儀器需要在極低溫下維持穩(wěn)定的強(qiáng)磁場(chǎng)，并實(shí)現(xiàn)高時(shí)空分辨率成像。彼時(shí)，團(tuán)隊(duì)與一家美國(guó)公司簽訂了磁體制造的合同，卻在驗(yàn)收階段屢次受阻——磁場(chǎng)強(qiáng)度遲遲達(dá)不到規(guī)定指標(biāo)。到了最后，對(duì)方甚至提出可以“打折交貨”，但沈健堅(jiān)決道：“指標(biāo)不能打折?！?/p>

項(xiàng)目推進(jìn)一度困難重重。每當(dāng)團(tuán)隊(duì)情緒低落時(shí)，沈健都會(huì)在例會(huì)上鼓勵(lì)大家：“再難的問(wèn)題，也一定有解，我們必須攻克它?！彪S后，他總是帶著大家逐一拆解難題、重新梳理方案，在反復(fù)推演中找到新的突破口。

然而，更棘手的問(wèn)題接踵而至，在距離驗(yàn)收只剩下半年時(shí)，儀器的溫度指標(biāo)仍未達(dá)到要求。

那段時(shí)間，實(shí)驗(yàn)室?guī)缀醭闪恕皯?zhàn)場(chǎng)”，每個(gè)人都在加班加點(diǎn)?！爱?dāng)時(shí)大家都知道，驗(yàn)收是要現(xiàn)場(chǎng)看指標(biāo)的，你必須讓儀器在那一刻穩(wěn)定運(yùn)行?！蓖跷谋蚧貞浀馈?/p>

面對(duì)這樣的困境，沈健沒(méi)有選擇延期?！拔覀冏叩竭@一步了，怎么能退？”他的一句話(huà)讓所有人重新振作。團(tuán)隊(duì)立刻調(diào)整方案，經(jīng)過(guò)連續(xù)數(shù)周的調(diào)試后，在驗(yàn)收前一周，儀器上的信號(hào)終于穩(wěn)穩(wěn)落在目標(biāo)值，所有人都松了一口氣。

最終，這臺(tái)凝聚著團(tuán)隊(duì)心血的儀器按期順利通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收，并在基金委的后續(xù)評(píng)估中獲得“優(yōu)秀”。它能在原子尺度上精確追蹤電子自旋的時(shí)空運(yùn)動(dòng)軌跡，為研究低維磁性體系和量子輸運(yùn)規(guī)律提供了前所未有的實(shí)驗(yàn)手段。

它的成功，標(biāo)志著我國(guó)在關(guān)鍵科研儀器領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了自主化建設(shè)的跨越，也讓復(fù)旦在自旋成像領(lǐng)域率先建立起具備完整體系的科研平臺(tái)。如今，這項(xiàng)技術(shù)成果早已進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，被多家科研單位采用，為我國(guó)自旋電子學(xué)與量子材料研究提供了高質(zhì)量的數(shù)據(jù)支持。

但在沈健看來(lái)，這不僅是一臺(tái)儀器的完成，更是團(tuán)隊(duì)共同堅(jiān)守的一種科研態(tài)度——關(guān)鍵技術(shù)必須自己攻克，創(chuàng)新之路必須自己走。

在空白中起步，探索“Science for AI”

團(tuán)隊(duì)的成功并非偶然，更不是“趕風(fēng)口”的結(jié)果。

在人工智能算力需求指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)的今天，全球高端芯片供應(yīng)受限、計(jì)算能耗居高不下，已經(jīng)成為制約智能科技發(fā)展的瓶頸。團(tuán)隊(duì)敏銳捕捉這一時(shí)代命題，意識(shí)到僅依賴(lài)“以軟件驅(qū)動(dòng)”的AI范式難以支撐未來(lái)的可持續(xù)發(fā)展，必須從更底層的物理規(guī)律出發(fā)，探索“以材料與硬件智能”為核心的新路徑。

因此，他們始終把目光落在自己最關(guān)心、最拿手，也最有研究潛力的低維物理與自旋電子學(xué)上，團(tuán)隊(duì)成員們分別從實(shí)驗(yàn)、理論和算法等方向著手，一步步把“能看見(jiàn)”的微觀(guān)規(guī)律，延展為“能調(diào)控、能計(jì)算”的物理能力。

在這樣的積淀之上，團(tuán)隊(duì)提出了一個(gè)新的研究方向——當(dāng)大家都在談?wù)摗癆I for Science”時(shí)，能不能反過(guò)來(lái)做“Science for AI”？

在國(guó)際上，“Science for AI”并非冷門(mén)的研究，但在國(guó)內(nèi)，相關(guān)的研究團(tuán)隊(duì)屈指可數(shù)。團(tuán)隊(duì)幾乎在一片空白中起步，沒(méi)有可以直接借鑒的經(jīng)驗(yàn)，也沒(méi)有現(xiàn)成的技術(shù)路線(xiàn)。在項(xiàng)目開(kāi)題時(shí)，還有人直言“聽(tīng)不太懂”，也有人覺(jué)得“野心太大”。沈健的態(tài)度卻很堅(jiān)決：“在我們自己選擇的方向上，要求就是把它做到最好，讓同行在更大的學(xué)術(shù)格局里也覺(jué)得好?！?/p>

于是，團(tuán)隊(duì)從最基本的原理入手，不急著去做出成果，而是先回答底層問(wèn)題：人腦何以完成復(fù)雜認(rèn)知？我們是否可以在物理體系中找到與之類(lèi)似的規(guī)律，讓材料和器件天然具備學(xué)習(xí)、判斷、記憶與推理的能力？

圍繞這一核心，沈健與團(tuán)隊(duì)成員、微納量子研究院青年研究員郭杭聞進(jìn)一步驗(yàn)證“硬件層面的智能”設(shè)想。他們嘗試用新的自旋體系材料，讓它們“記住”輸入的信號(hào)模式，甚至像人腦一樣具備聯(lián)想和識(shí)別的能力。同時(shí)，他們構(gòu)建起一種面向時(shí)序任務(wù)的物理儲(chǔ)備池網(wǎng)絡(luò)，讓磁性結(jié)構(gòu)之間的相互作用承擔(dān)起對(duì)復(fù)雜信號(hào)的處理任務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)更低能耗、更高效率的計(jì)算。

經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次實(shí)驗(yàn)，原本抽象的設(shè)想逐漸轉(zhuǎn)化為可量化的數(shù)據(jù)和可重復(fù)的成果。

探索的過(guò)程中充滿(mǎn)未知與挑戰(zhàn)，每個(gè)成員都必須學(xué)習(xí)多種跨學(xué)科知識(shí)——從量子調(diào)控到非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)，從材料生長(zhǎng)到算法建模，既要懂物理原理，也要理解智能邏輯?！斑@是我們的難題之一，大家?guī)缀醵际恰厡W(xué)邊做’，在探索中尋找突破口，但這也是科研之所以迷人的地方?！惫悸?wù)f道。

有時(shí)候，實(shí)驗(yàn)結(jié)果接連不順：信號(hào)波動(dòng)、器件失穩(wěn)、樣品報(bào)廢。但沈健表示：“做學(xué)者，要保持‘簡(jiǎn)單’。” 所謂“簡(jiǎn)單”，不是淺顯，而是專(zhuān)注。在他看來(lái)，把科研目標(biāo)想清楚了，就把雜念放下；遇到困難，就去解決它；實(shí)驗(yàn)進(jìn)度有時(shí)快，有時(shí)慢，但要堅(jiān)持方向不改。

如今，當(dāng)越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)學(xué)者開(kāi)始關(guān)注這一領(lǐng)域時(shí)，團(tuán)隊(duì)依舊保持著自己的節(jié)奏?！安灰?yàn)榻Y(jié)果慢就動(dòng)搖方向，興趣和好奇心才是研究的底氣。”沈健始終這樣強(qiáng)調(diào)。

研究方向自己選擇、科研基于興趣驅(qū)動(dòng)、團(tuán)隊(duì)保持和諧互信

在沈健看來(lái)，一個(gè)優(yōu)秀科研團(tuán)隊(duì)的標(biāo)準(zhǔn)，不在于發(fā)表了多少文章，而在于成員能否真正“在這里安心而堅(jiān)定地做科研”。

因此，自團(tuán)隊(duì)建立起，他便堅(jiān)持三條原則：研究方向由自己選擇、科研基于興趣驅(qū)動(dòng)、團(tuán)隊(duì)保持和諧互信。在這樣的氛圍下，他聚集起一批沉得下心、彼此支持的科研骨干，大家沿著自己的學(xué)術(shù)志趣深入鉆研，又在緊密協(xié)作中不斷汲取力量。

“沈老師從不限定我們必須做什么，他相信每個(gè)人對(duì)科學(xué)的直覺(jué)和熱情?！惫悸?wù)f。他一直在這樣的環(huán)境里成長(zhǎng)，也是在這里，從基礎(chǔ)物理一路邁向“Science for AI”研究新領(lǐng)域。

在團(tuán)隊(duì)內(nèi)部，沈健給予每位青年骨干充分的學(xué)術(shù)自主權(quán)，讓他們從興趣和判斷出發(fā)，選擇自己真正想長(zhǎng)期投入的問(wèn)題。

郭杭聞發(fā)展“Physics for AI”新路徑，王文彬?qū)Ｗ?fù)雜氧化物薄膜，何攀深耕非線(xiàn)性量子輸運(yùn)……研究方向雖不盡相同，卻在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)互相連接，一個(gè)實(shí)驗(yàn)的突破，往往成為整個(gè)組會(huì)的討論焦點(diǎn)，一項(xiàng)材料的新發(fā)現(xiàn)，也會(huì)為另一項(xiàng)研究帶來(lái)新的思路。這種多向度的研究生態(tài)，使團(tuán)隊(duì)在多個(gè)前沿交叉領(lǐng)域保持活力。

“學(xué)生來(lái)找我從來(lái)不用預(yù)約，我們團(tuán)隊(duì)的門(mén)永遠(yuǎn)是敞開(kāi)的。”團(tuán)隊(duì)成員、微納量子研究院青年研究員何攀說(shuō)。他與學(xué)生們每周都有一對(duì)一的固定討論時(shí)間，共同探討分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，攻克實(shí)驗(yàn)中遇到的具體問(wèn)題。若是實(shí)驗(yàn)遇到瓶頸，師生會(huì)在群里持續(xù)討論，有時(shí)會(huì)議開(kāi)到深夜，但每個(gè)人都興致高漲。“因?yàn)槲覀儾皇潜黄冉鉀Q問(wèn)題，而是想主動(dòng)弄懂它?！惫悸勑χf(shuō)。

這種“把探索當(dāng)日?！钡膽B(tài)度，也影響著學(xué)生的成長(zhǎng)。在團(tuán)隊(duì)中，學(xué)生不只是實(shí)驗(yàn)的執(zhí)行者，更是在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)與老師并肩攻關(guān)的伙伴。從技術(shù)瓶頸的突破到系統(tǒng)集成的優(yōu)化，他們?cè)趯?shí)戰(zhàn)中迅速成長(zhǎng)為能獨(dú)當(dāng)一面的科研骨干?！敖?jīng)歷過(guò)這樣的科研訓(xùn)練，他們今后無(wú)論從事什么職業(yè)，去學(xué)術(shù)界還是工業(yè)界，都能成為團(tuán)隊(duì)的佼佼者?！蓖跷谋蛘f(shuō)。

科研壓力在所難免，但沈健始終認(rèn)為，應(yīng)當(dāng)把它當(dāng)成是興趣的探索，而非壓抑的苦役。“做科研，不應(yīng)該讓人困住，而應(yīng)該讓人變得更開(kāi)闊。”這是他常說(shuō)的話(huà)。學(xué)生與老師在團(tuán)隊(duì)中度過(guò)的時(shí)間再長(zhǎng)，也終究只是生活的一部分，而生活的核心，是一個(gè)人能否保持健康、愉快、平穩(wěn)的心態(tài)。

“在我們選擇的方向上，毫不謙虛地說(shuō)我們處于領(lǐng)先地位，但在更大的格局里，我們還要讓自己的研究成果被全世界認(rèn)可?！痹谏蚪】磥?lái)，科研的意義不僅是走在前面，更在于“走得實(shí)、走得遠(yuǎn)”。

團(tuán)隊(duì)開(kāi)組會(huì)時(shí)，他常常會(huì)和大家分享自己求學(xué)時(shí)遇見(jiàn)的瓶頸?！拔耶?dāng)年遇到的困難一點(diǎn)也不少，但只要換個(gè)角度看問(wèn)題，路一定能走出去?！?/p>

把心態(tài)放平，把問(wèn)題拆小，從更高的層次去理解挑戰(zhàn)，“科研不會(huì)成為負(fù)擔(dān)，反而會(huì)成為一種讓人增長(zhǎng)見(jiàn)識(shí)、拓展格局的方式?！痹谏蚪〉膸ьI(lǐng)下，團(tuán)隊(duì)正在低維物理的世界里繼續(xù)向前。