6月24日，2023年度國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)在京揭曉，李德仁院士、薛其坤院士獲得中國(guó)科技界崇高榮譽(yù)。作為凝聚態(tài)物理領(lǐng)域著名科學(xué)家，薛其坤是國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)自2000年首屆評(píng)選頒獎(jiǎng)以來(lái)最年輕的獲獎(jiǎng)?wù)?。他率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在世界上首次實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到量子反常霍爾效應(yīng)，并在國(guó)際高溫超導(dǎo)領(lǐng)域開啟了全新的研究方向。

記者：薛老師，這次您得的是國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)，幾乎所有人都會(huì)問(wèn)您這個(gè)問(wèn)題，您的這個(gè)科研成果有什么用？

薛其坤：我這個(gè)成果應(yīng)該是科學(xué)上的一個(gè)成就，對(duì)國(guó)家建設(shè)成一個(gè)科學(xué)強(qiáng)國(guó)作了點(diǎn)貢獻(xiàn)，另外一點(diǎn)我想說(shuō)的，總書記講了，基礎(chǔ)研究是科學(xué)體系的源頭，所有技術(shù)的總機(jī)關(guān)。

與以往國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)多偏向于應(yīng)用不同，薛其坤的研究成果屬于基礎(chǔ)研究。而基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的突破，往往是技術(shù)革命的前哨和關(guān)鍵。薛其坤帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室中的突破，為發(fā)展低能耗電子器件帶來(lái)更多希望。

記者：您剛才說(shuō)的叫低能耗的應(yīng)用，未來(lái)有可能用到什么地方？

薛其坤：我們的芯片，打一會(huì)兒電話，或者用一會(huì)兒總是發(fā)熱的，我們的超級(jí)計(jì)算機(jī)總是要用空調(diào)把它冷下來(lái)，否則它就會(huì)燒壞，所有的電子器件都因?yàn)殡娮璧拇嬖?，出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象。我們這個(gè)就可以提供一個(gè)消耗電很少的情況下，仍然可以運(yùn)作的這么一種原理。

電子器件發(fā)熱的現(xiàn)象，不僅損害器件的使用壽命，也意味著能耗的增加。今天的信息產(chǎn)業(yè)、人工智能產(chǎn)業(yè)，依賴于超級(jí)計(jì)算中心對(duì)大數(shù)據(jù)的處理，而能耗和溫度正是超級(jí)計(jì)算中心需要解決的重要問(wèn)題，傳統(tǒng)的地面數(shù)據(jù)中心使用重型的空調(diào)系統(tǒng)來(lái)冷卻設(shè)備，一項(xiàng)調(diào)查研究顯示，冷卻系統(tǒng)消耗的能量可達(dá)數(shù)據(jù)中心總能耗的40%。后來(lái)建造的數(shù)據(jù)中心，一般都選擇在深山或者離水較近的地方，利用外部空氣和水的蒸發(fā)來(lái)冷卻服務(wù)器。

記者：是不是就意味著以后的超算中心，就可以不見得非要選擇離水近的地方，或者說(shuō)對(duì)能源條件要求非?？量痰牡胤搅?？

薛其坤：是的。基本上就可以不考慮空調(diào)問(wèn)題了，我印象中世界上最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)每天消耗二十萬(wàn)度電，我估計(jì)到時(shí)候我們只用到三分之一的電就可以維持這樣一個(gè)超級(jí)計(jì)算機(jī)的發(fā)展，如果我們這個(gè)原理用上的話。我們這種東西的應(yīng)用就可以大大地減少能耗，可以支撐將來(lái)的AI的長(zhǎng)期發(fā)展，可持續(xù)發(fā)展。

薛其坤：大家都知道量子計(jì)算機(jī)現(xiàn)在是全世界爭(zhēng)奪的一個(gè)戰(zhàn)略要地，我們國(guó)家在發(fā)展，全世界都在發(fā)展量子計(jì)算。但是量子計(jì)算機(jī)芯片的出錯(cuò)率是非常高的，是制約量子計(jì)算機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。如果按照我們理論上的預(yù)測(cè)，量子反?；魻栃?yīng)可以為發(fā)展可糾錯(cuò)的、可容錯(cuò)的拓?fù)淞孔佑?jì)算機(jī)奠定科學(xué)基礎(chǔ)，所以一旦把這個(gè)用在拓?fù)淞孔佑?jì)算上，可以解決目前超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)不能解決的糾錯(cuò)問(wèn)題。

實(shí)驗(yàn)室是實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家的主戰(zhàn)場(chǎng)，薛其坤是一位實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家，他和團(tuán)隊(duì)對(duì)量子反常霍爾效應(yīng)和高溫超導(dǎo)材料的發(fā)力起始于2009年。

記者：您是怎么關(guān)注到這個(gè)課題的？

薛其坤：科學(xué)發(fā)展每到出現(xiàn)一個(gè)新的領(lǐng)域的時(shí)候，作為這個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)家，要有非常敏銳的學(xué)術(shù)眼光。

在凝聚態(tài)物理研究中，量子霍爾效應(yīng)的研究一直被科學(xué)家們高度關(guān)注，此前在這方面的研究已經(jīng)三次獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。量子霍爾效應(yīng)為什么如此重要？從簡(jiǎn)單實(shí)用的角度來(lái)說(shuō)，它為制備低能耗的高速電子器件提供了理論基礎(chǔ)，但實(shí)現(xiàn)難度很大，因?yàn)樾枰饧育嫶蟮拇艌?chǎng)，費(fèi)用昂貴。而量子反?；魻栃?yīng)不依賴強(qiáng)磁場(chǎng)就可以實(shí)現(xiàn)量子霍爾態(tài)，更容易應(yīng)用到人們?nèi)粘Ｋ璧碾娮悠骷?。但從量子反?；魻栃?yīng)被發(fā)現(xiàn)的一百多年來(lái)，通過(guò)什么方法實(shí)現(xiàn)這一效應(yīng)，使其現(xiàn)身并實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)難度極大，一直是世界上無(wú)數(shù)科學(xué)家奮力追尋而不得的科學(xué)目標(biāo)。

2008年，華裔物理學(xué)家張首晟提出了在磁性拓?fù)浣^緣體中實(shí)驗(yàn)量子反?；魻栃?yīng)的方向，引發(fā)各國(guó)科學(xué)家競(jìng)相投入實(shí)驗(yàn)。它需要首先完成對(duì)拓?fù)浣^緣體的制備，然后通過(guò)拓?fù)浣^緣體材料，觀察量子反?；魻栃?yīng)。在將近四年的時(shí)間里，薛其坤和團(tuán)隊(duì)對(duì)不同材料嘗試配比，試圖找到讓量子反?；魻栃?yīng)顯現(xiàn)的拓?fù)浣^緣體。

記者：就是在研究拓?fù)浣^緣體的過(guò)程中，什么時(shí)候最難，遇到的關(guān)最難過(guò)？

薛其坤：就是做不下去了，你不知道采取什么新的實(shí)驗(yàn)方案。

記者：那您最煩的時(shí)候，覺(jué)得很黑暗，真的像茫茫大海，暗暗長(zhǎng)夜？

薛其坤：基礎(chǔ)研究不確定性很大，但是我們還沒(méi)到暗無(wú)天日的時(shí)候，就是這一個(gè)實(shí)驗(yàn)不順利，我們找不到怎么做下一步的實(shí)驗(yàn)，我們實(shí)在不行就放棄這個(gè)領(lǐng)域，可以轉(zhuǎn)到新的方向。

薛其坤被學(xué)生稱為711先生，這是因?yàn)樗Ｄ瓯３种绯?點(diǎn)開始，工作到晚上11點(diǎn)結(jié)束的生活節(jié)律。他出生在山東省臨沂市蒙陰縣，成長(zhǎng)過(guò)程中經(jīng)歷過(guò)貧困。1980年，他參加高考，物理滿分100分，他考了99分，進(jìn)入山東大學(xué)光學(xué)系激光專業(yè)。但他在兩次研究生考試中，一次數(shù)學(xué)考了39分；另一次物理考了39分，直到第三次考試，才如愿成為中國(guó)科學(xué)院物理研究所凝聚態(tài)物理專業(yè)研究生。

薛其坤：我在準(zhǔn)備研究生考試的時(shí)候，第一次是對(duì)這個(gè)課，覺(jué)得自己不需要復(fù)習(xí)就行，疏忽了，第二次復(fù)習(xí)著重點(diǎn)又沒(méi)有到位，這兩次低分說(shuō)明什么呢，就是說(shuō)明你做一件事情的時(shí)候還是要認(rèn)真，要認(rèn)真去準(zhǔn)備。

記者：后來(lái)為什么，人家用四年就讀完了博士，您用七年讀完？

薛其坤：因?yàn)槲液髞?lái)選的做實(shí)驗(yàn)物理學(xué)，我是1988年進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，那個(gè)時(shí)候即使在中國(guó)科學(xué)院物理研究所，在科研條件方面，應(yīng)該是我們國(guó)家做基礎(chǔ)物理方面最強(qiáng)的了，但是仍然和國(guó)外的先進(jìn)的儀器相比還是差別比較大的， 所以花了五年的時(shí)間，也沒(méi)有取得非常像樣的結(jié)果。所以當(dāng)時(shí)在這個(gè)方向上，日本這個(gè)實(shí)驗(yàn)室肯定是全世界最強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)室之一，通過(guò)導(dǎo)師留學(xué)時(shí)的朋友這個(gè)關(guān)系，把我作為中日聯(lián)合培養(yǎng)的博士生，送到了日本東北大學(xué)。

在日本學(xué)習(xí)期間，薛其坤一周工作6天，早上7點(diǎn)來(lái)實(shí)驗(yàn)室，晚上11點(diǎn)之后才離開實(shí)驗(yàn)室。每天就三件事，吃飯、睡覺(jué)、搞科研，有的時(shí)候困得坐在馬桶上都能睡著。

薛其坤：在日本看到生活水平差別巨大，連喝的、吃的，交通都非常方便。隨著自己留學(xué)時(shí)間的增長(zhǎng)，你畢竟是一個(gè)中國(guó)人，你在國(guó)際舞臺(tái)上看到這種差別的時(shí)候，你作為一個(gè)中國(guó)人，你總覺(jué)得什么時(shí)候我們國(guó)家也能達(dá)到這個(gè)水平，所以經(jīng)過(guò)七八年留學(xué)的經(jīng)歷以后，我有兩點(diǎn)巨大的收獲：

第一點(diǎn)就是展寬了自己的學(xué)術(shù)視野，是把自己做研究的，做基礎(chǔ)研究的視野和思考的角度放到了世界這個(gè)范圍之內(nèi)。 第二點(diǎn)，就是一種強(qiáng)烈的感覺(jué)，為什么不能幫著國(guó)家做一點(diǎn)，也能像人家這樣有非常好的條件做科學(xué)研究，有非常富裕的經(jīng)濟(jì)條件過(guò)上美好的生活，這是我覺(jué)得當(dāng)時(shí)八年留學(xué)以后一個(gè)非常大的愿望。

憑借扎實(shí)功底和超常付出，薛其坤在日本留學(xué)期間就取得了他所在大學(xué)實(shí)驗(yàn)室三十年來(lái)最大的科研成果。1998年，在材料科學(xué)領(lǐng)域已頗有名氣的薛其坤回國(guó)。2005年，薛其坤調(diào)入清華大學(xué)物理系。

薛其坤：我回國(guó)以后也要大展身手，也能用咱們的實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)出世界上最優(yōu)秀的人才，因?yàn)槲覀兊某晒?，我們的人才水平必須在?guó)際舞臺(tái)上才能算，你做基礎(chǔ)研究，你不可能自己說(shuō)我做出一個(gè)好東西，自己國(guó)內(nèi)找?guī)讉€(gè)人說(shuō)說(shuō)就是好，因?yàn)槲覀冋嬲谑澜邕@個(gè)眼光范圍內(nèi)，這個(gè)成果好不好要全世界人檢驗(yàn)，所以當(dāng)時(shí)就有這股勁，在那里認(rèn)真學(xué)習(xí)，用“711”這種，幾乎是非人的這種工作時(shí)間掌握了最先進(jìn)的技術(shù)，結(jié)果最后回國(guó)以后確實(shí)也發(fā)揮了作用。憋著這股氣，就希望能減少差別，這種親身的經(jīng)歷如果沒(méi)有的話，你可能也沒(méi)有這種理想。

2009年起，薛其坤帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)，向拓?fù)浣^緣體和高溫超導(dǎo)的研究方向進(jìn)發(fā)。

記者：選材的過(guò)程對(duì)您來(lái)說(shuō)難在哪？

薛其坤：按照我們科學(xué)原理的話，它需要制備出一個(gè)具有磁性的，還有拓?fù)湫再|(zhì)的，還能要絕緣的這么一個(gè)材料來(lái)。這三個(gè)性質(zhì)，往往互相矛盾，兩兩矛盾挺難了，三個(gè)還互相矛盾的時(shí)候，往往在做很多的選擇，做實(shí)驗(yàn)方案上就非常為難。

2012年底，經(jīng)過(guò)四年如一日的努力，薛其坤帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在世界上首次實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到量子反常霍爾效應(yīng)。

記者：曾經(jīng)走到您前面的那些國(guó)際同行，看您這么做，他們?cè)趺粗v？

薛其坤：他們還是對(duì)你的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)性會(huì)提很多問(wèn)題，盡管你不能說(shuō)他是完全否定、懷疑你，他還是中間有一點(diǎn)這種疑惑，直到一年半以后，美國(guó)和日本的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室重復(fù)出來(lái)才煙消云散。

2016年薛其坤獲得被稱為中國(guó)諾貝爾獎(jiǎng)的“未來(lái)科學(xué)大獎(jiǎng)”， 2019年獲得國(guó)家自然科學(xué)一等獎(jiǎng)， 2020年獲得世界低溫物理最高獎(jiǎng)的菲列茲倫敦獎(jiǎng)，成為首位獲得這一榮譽(yù)的中國(guó)科學(xué)家。 2023年，美國(guó)物理學(xué)會(huì)宣布薛其坤獲得巴克利獎(jiǎng)。巴克利獎(jiǎng)被公認(rèn)為是國(guó)際凝聚態(tài)物理領(lǐng)域的最高獎(jiǎng)。這也是該獎(jiǎng)自1953年授獎(jiǎng)以來(lái)首次頒發(fā)給中國(guó)國(guó)籍物理學(xué)家。

記者：為什么您能夠設(shè)計(jì)出這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)兀?/p>

薛其坤：基礎(chǔ)研究需要深厚的積累，需要長(zhǎng)期的努力，除了你本身的才華以外，99%的努力是必須的。所以我有一個(gè)，可能是大家對(duì)我的評(píng)價(jià)，就是追求極致的典型。比如說(shuō)我告訴我的學(xué)生，你做這個(gè)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，只要你做完這個(gè)實(shí)驗(yàn)，基本上別人就覺(jué)得沒(méi)有油水可撈了，你做就把它做到極致。

2013年，薛其坤擔(dān)任清華大學(xué)副校長(zhǎng)；2020年，薛其坤出任南方科技大學(xué)校長(zhǎng)。今年，薛其坤已經(jīng)61歲了，但他依然保持著“711”的生活節(jié)奏，依然雄心勃勃。

記者：我們老說(shuō)國(guó)外的確是物理基礎(chǔ)學(xué)科發(fā)展的時(shí)間早，另外成就也比我們更大一些，但是我們?nèi)绻煌?，加倍辛苦去追趕，總會(huì)有追上的那一天，所以您這么不計(jì)日夜地工作。

薛其坤：是的，人家也是經(jīng)過(guò)了多少年的積累，我們要想盡快減少這種差距的話，肯定要多付出一些，想彌補(bǔ)這個(gè)區(qū)別是每個(gè)人的責(zé)任，減少這種差別追趕上去是我們整個(gè)國(guó)家的事，但是這需要每一個(gè)人的努力，起碼我把我自己能做的要做到最好。

記者：事實(shí)上您的實(shí)驗(yàn)室就證明了，自己的力量也是很大的。

薛其坤：對(duì)，超出了我的想象，你可能知道，我培養(yǎng)的，跟著我拿到博士后的有120多人，我感到驕傲的是我的很多學(xué)生都做得非常好，都留到了學(xué)術(shù)界。我還是非常喜歡我的工作，不管是帶學(xué)生做科學(xué)研究，還是管理好一個(gè)大學(xué)，只要身體允許，我還是希望我更多的時(shí)間放在自己喜歡的工作上面。所以我經(jīng)常有時(shí)候自嘲，生命不息，奮斗不止，我很享受。