中國科大教授杜江峰：“嗅覺”引領創新

　　 杜江峰的學術“嗅覺”一直很靈敏，這次他又“聞”對了方向。

　　2015年，中國科學技術大學教授杜江峰團隊在《科學》發文：利用鉆石中的氮—空位點缺陷作為量子探針（簡稱“鉆石探針”），選取了細胞分裂中的一種重要蛋白為探測對象，將量子技術應用于單個蛋白分子研究，在室溫大氣條件下獲得了世界上首張單蛋白質分子的磁共振譜。《科學》雜志《展望》欄目評價稱，“此工作是通往活體細胞中單蛋白質分子實時成像的里程碑”。

　　“量子精密測量的應用很可能比量子計算來得更早。”杜江峰告訴《中國科學報》記者，一個前景可期的未來近在咫尺。

　　一路走來，憑借著準確的“嗅覺”，杜江峰的科研之路沒走什么“彎路”，他慶幸，自己生在了一個創新的時代，碰上了適合自己的創新土壤。

　　從跟隨到引領

　　杜江峰在中國科學技術大學已經度過了31年：16歲保送少年班，28歲進軍量子計算，46歲成為中國科學院院士。不過這31年中，他的大部分時間都是在實驗室度過的。

　　“上世紀90年代末，量子計算在國際上已經成為熱點，國內剛開始有人進行實驗研究，正好我有計算機的背景，這是以我的知識背景能選擇的比較好的方向。”杜江峰這樣描述自己的第一次“嗅覺”。

　　2002年，杜江峰團隊在國際上首次用實驗實現量子博弈，論文發表于《物理評論快報》，這也是國內量子計算實驗研究首次在該雜志發表。

　　2009年，杜江峰團隊又首次在真實固態體系中實現了最優動力學去耦，極大地提高了量子相干保存時間，成果發表于《自然》。《自然》評述文章指出，該研究成果“重要性在于極大提升了現實物理體系的性能，從而朝實現量子計算邁出重要的一步。”當年，該成果入選了兩院院士評選的中國十大科技進展。

　　回顧這些成績，杜江峰認為，是從實驗角度很好地跟蹤了國際前沿。2009年之后，他開始嘗試將研究深入到光探測磁共振領域，購買的譜儀已經不能滿足實驗需求。此時他認識到，要從跟蹤前沿研究轉化為引領前沿研究，首先要自主研制儀器。

　　于是，杜江峰在實驗室開始嘗試自己設計、研制新的科學譜儀，以滿足在單分子層面上的科學研究。杜江峰的第二次“嗅覺”不久又帶來了新的成果——量子探針。

　　“這種以鉆石為‘探針’的磁共振方法可以把以前看不見的東西變得‘看得見’，在化學、材料、生命等很多領域都有廣闊的應用前景。”杜江峰解釋說。

　　“我每次選題選得都不錯。科研一方面是能力，一方面是‘嗅覺’，能捕捉到科學前沿方向也是很重要的能力。”杜江峰告訴記者。

　　談到未來，他說：“希望能多做出一些原創性創新成果，有朝一日在這個領域能夠引領世界前沿研究。”

　　享受科研的過程

　　靈敏的“嗅覺”、對研究方向的準確把握使得杜江峰團隊獨具吸引力。

　　“鉆石探針”成果第一作者、團隊成員石發展從大學三年級就跟隨杜江峰從事光探測磁共振工作。他說：“剛進入實驗室時有過一段迷茫期，幸好杜老師幫我找準了方向。杜老師眼光獨到，能帶領團隊做最有價值的研究。”

　　杜江峰研究團隊的人員都很年輕，除他自己以外，其他科研骨干都在40歲以下，大多數是80后。

　　“我們這個團隊真是蠻拼的，全年沒有休假日，幾乎每天都有人工作到凌晨，但從來沒有打卡制度，大家都是自愿投入時間和精力，我想是因為他們感受到了科研的快樂吧。”杜江峰說。

　　據石發展透露，杜江峰本人通常是第一個到實驗室、最后一個離開的。

　　享受科研的過程，是杜江峰希望傳遞給每個團隊成員的理念。

　　“‘鉆石探針’這個成果收到《科學》編輯修改意見時正值春節，杜老師和我幾乎天天泡在這件事上，絲毫不覺得苦累。”石發展說，“杜老師時常告誡我們不要‘混文章’，而要做真正有價值的研究，這個過程是充實而快樂的。”

　　事實上，科研的過程往往伴隨著挫折和失敗。

　　“現在我對‘失敗是成功之母’理解比較深刻了，但我不稱之為失敗，而叫挫折。”杜江峰告訴記者：“好的工作和成果往往是有‘門檻’的，這個‘門檻’就是挫折堆出來的。只要‘嗅’準了方向，遇到挫折應該高興，這是做科研的常態，跨過了‘門檻’就能進步。”目前，杜江峰團隊已分別在《自然》《科學》《自然》子刊、《物理評論快報》發表了2篇、3篇、7篇、27篇論文，在其他國際學術期刊上發表論文100余篇，SCI他引2500余次。

　　“遇到困難時肯定有過郁悶和沮喪，但還好，杜老師帶著我們把一個個問題都攻下來了。”石發展回憶說。

　　學術優先的土壤

　　“鉆石探針”屬于跨學科研究。“如果能將生命科學的探索推進到單分子水平，就有可能對探明疾病起源有所幫助。”杜江峰談起這項工作的緣起。

　　在跨學科研究的過程中，團隊遭遇了很多意想不到的問題，最終歷時3年，同從事蛋白質研究的科學家展開了交叉學科的合作，共同完成。

　　“多學科是大學得天獨厚的科研優勢，而且中國科大一直以來都有學術優先的文化和傳統，學術交流的平臺比較好。”杜江峰認為，這種環境和土壤很重要。

　　他回憶，自己能選擇量子計算方向，也同在科大學習時打下的基礎有關。“中國科大的基礎課比較足，選修課很自由，我選修了計算機方面課程，學了很多東西。而且不管你是老師還是學生，只要目標是求學求知，大家都樂意幫忙。”

　　在這樣的學習條件下，杜江峰從本科的物理專業慢慢轉變為碩士時期的偏電子學方向。

　　1998年，杜江峰正式開始量子計算方面的研究。當時，他只是物理系一名普通講師，沒有儀器，也沒有經費。

　　“大約10年時間我都是借生物系的設備。”談起這段往事，杜江峰記憶猶新：“當時施蘊渝院士有一臺很昂貴的設備，是她很不容易爭取來的，自己也當寶貝似的，但也沒有反對我這個外學院的人來借用，而且鼓勵我好好用，有什么不明白的問題找他們，都會耐心地講解。”

　　第一個實驗成功后，杜江峰向學校借了一部分經費繼續下一步研究，終于陸續申請到一些項目解了燃眉之急。可以說，正是用借來的設備和經費，杜江峰一步步走上正軌。

　　“中國科大提供了很好的創新土壤。”杜江峰直言：“創新是一個整體的概念，光靠科研人員的創新精神不夠，光靠別人搭建的平臺也不夠，需要將兩者合二為一。”