專(zhuān)訪 | 張首晟 美國(guó)斯坦福大學(xué)終身教授、美國(guó)科學(xué)院院士、中科院外籍院士 2017年度中華人民共和國(guó)國(guó)際科學(xué)技術(shù)合作獎(jiǎng)獲得者

“國(guó)內(nèi)近些年在量子計(jì)算方面取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，一些科學(xué)家也取得了很好的科研成果，還需要更多從0到1這樣一個(gè)原創(chuàng)的過(guò)程?！?1月8日，美國(guó)斯坦福大學(xué)終身教授、美國(guó)科學(xué)院院士、中科院外籍院士張首晟，在獲得2017年度中華人民共和國(guó)國(guó)際科學(xué)技術(shù)合作獎(jiǎng)獲之后接受新浪科技采訪時(shí)說(shuō)。

作為凝聚態(tài)理論物理領(lǐng)域杰出的科學(xué)家之一，張首晟多年來(lái)積極參與中國(guó)科研機(jī)構(gòu)的合作，他積極參與和中國(guó)科研院所的合作，直接促成中國(guó)在量子反?；魻栃?yīng)、拓?fù)浣^緣體以及新近的外爾半金屬等領(lǐng)域的國(guó)際領(lǐng)先地位，為我國(guó)相關(guān)科研領(lǐng)域和國(guó)際前沿研究之間架起一座橋梁。

與中國(guó)合作：發(fā)揮橋梁作用達(dá)到雙贏

中國(guó)近年來(lái)非常重視海外人才的引進(jìn)，大批學(xué)者通過(guò)“***”等人才項(xiàng)目建立了與中國(guó)科研機(jī)構(gòu)的合作，或歸國(guó)擁有國(guó)內(nèi)高校的教授身份。2009年，張首晟入選 “***”，并被清華大學(xué)特聘為教授，在楊振寧先生創(chuàng)辦的高等研究院工作?！爸袊?guó)對(duì)科學(xué)越來(lái)越重視， GDP相當(dāng)大的比重都投入到科學(xué)領(lǐng)域，科學(xué)家也越來(lái)越被尊重，而且中國(guó)的教育根基非常好。” 在清華做研究時(shí)，張首晟遇到了很多理論物理基礎(chǔ)研究扎實(shí)的學(xué)生，這讓他非常欣喜，“我希望自己能把橋梁作用發(fā)揮好，培養(yǎng)出更多人才，為中國(guó)科學(xué)進(jìn)一步發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量?！?/p>

多年與國(guó)內(nèi)的合作十分成功，在清華工作期間，張首晟理論預(yù)言了量子反?；魻栃?yīng)的實(shí)現(xiàn)方案， 與薛其坤等合作，首次在實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)量子反?；魻栃?yīng)。另外，張首晟通過(guò)與中科院物理所合作，認(rèn)證Bi2Se3，Bi2Te3，Sb2Te3摻入3d磁性元素是實(shí)現(xiàn)磁性拓?fù)浣^緣體的最佳方案，并通過(guò)理論計(jì)算確認(rèn)這是實(shí)現(xiàn)量子反?；魻栃?yīng)的理想材料。

2017年7月，張首晟與其他幾位華人科學(xué)家宣布發(fā)現(xiàn)“天使粒子”，這是繼“上帝”粒子、中微子、引力子之后量子物理的又一里程碑發(fā)現(xiàn)。張首晟透露，團(tuán)隊(duì)正在驗(yàn)證使用“天使粒子”做量子計(jì)算的設(shè)想，目前正在做拓?fù)淞孔佑?jì)算方面的研究，“國(guó)際上目前最前沿的研究是量子計(jì)算糾錯(cuò)，希望利用拓?fù)淞孔佑?jì)算原理后，每一個(gè)量子比特都不會(huì)犯錯(cuò)，能夠獨(dú)自運(yùn)行。如果實(shí)現(xiàn)的話(huà)，量子計(jì)算將帶來(lái)革命性突破，未來(lái)也將致力于與中國(guó)科研機(jī)構(gòu)合作改變量子計(jì)算的拓展局限性。目前已在斯坦福大學(xué)成立了拓?fù)淞孔游锢?a target="_blank">中心，未來(lái)希望能在國(guó)內(nèi)合作建立實(shí)驗(yàn)中心，讓科學(xué)理論設(shè)想能夠得到先進(jìn)儀器的驗(yàn)證?！?/p>

據(jù)張首晟介紹，如果實(shí)驗(yàn)中心建成的話(huà)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)部分將在斯坦福大學(xué)完成，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證部分會(huì)在國(guó)內(nèi)進(jìn)行，最終的成果共享，實(shí)現(xiàn)共贏。

開(kāi)啟新方向：人工智能預(yù)言新材料

人類(lèi)每一個(gè)重大的歷史時(shí)期都會(huì)用材料來(lái)命名，比如舊石器時(shí)代，新石器時(shí)代，青銅器時(shí)代等，說(shuō)明材料對(duì)人類(lèi)的發(fā)展起到很大作用，但以往的材料都是在偶然機(jī)會(huì)下才發(fā)現(xiàn)的，而像拓?fù)浣^緣體材料確實(shí)在理論上預(yù)言的。張首晟團(tuán)隊(duì)目前正在研究一個(gè)非常新的方向：利用人工智能來(lái)預(yù)言新材料，包括無(wú)機(jī)材料、有機(jī)材料，甚至是一些小分子藥物材料，希望能給精準(zhǔn)醫(yī)療帶來(lái)長(zhǎng)足的發(fā)展，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)人類(lèi)疾病的精準(zhǔn)治療和有效預(yù)警。張首晟稱(chēng)目前這些研究正在斯坦福大學(xué)開(kāi)展，以后會(huì)考慮與國(guó)內(nèi)合作。

身兼多職：風(fēng)險(xiǎn)投資人

除了理論物理學(xué)家，張首晟另一個(gè)廣為人知的身份是風(fēng)險(xiǎn)投資人。

張首晟介紹說(shuō)，之前在斯坦福大學(xué)有過(guò)投資成功的經(jīng)驗(yàn)，加上被中國(guó)的“雙創(chuàng)”計(jì)劃所吸引，2013年9月，張首晟與自己的學(xué)生谷安佳一起，創(chuàng)立了丹華資本?！暗ぁ比≈谒固垢tanford，“華”取之于中華，丹華的理念是把科學(xué)前沿和投資聯(lián)系起來(lái)，搭建中國(guó)與美國(guó)交流的橋梁。丹華目前很多投資都投在了前沿科技例如人工智能方向。

回顧起自己的人生經(jīng)歷，張首晟覺(jué)得自己非常幸運(yùn)。15歲跳級(jí)考入復(fù)旦大學(xué)物理系，大二時(shí)被國(guó)家選派到德國(guó)留學(xué)，經(jīng)過(guò)多年努力如愿以?xún)敵蔀榱藯钫駥幭壬牡茏印埵钻烧f(shuō)，對(duì)于國(guó)家授予他這個(gè)獎(jiǎng)，他心中充滿(mǎn)了感激之情，莊嚴(yán)的國(guó)徽獎(jiǎng)?wù)录?lì)著他為中美科技進(jìn)步做出更大貢獻(xiàn)。

在采訪結(jié)束時(shí)，張首晟笑稱(chēng)，自己現(xiàn)在54歲，感覺(jué)人生才剛剛開(kāi)始，他要把自己一生的精力都貢獻(xiàn)給中國(guó)的科技發(fā)展。（郭祎 河雨）

采訪實(shí)錄：

問(wèn)：為什么會(huì)頒給您國(guó)際科學(xué)技術(shù)合作這個(gè)獎(jiǎng)？

答：量子反?；魻栃?yīng)、拓?fù)浣^緣體的發(fā)現(xiàn)，使得中國(guó)科學(xué)工作者做的工作走到了全世界的前沿。十九大報(bào)告中提到了我們要有戰(zhàn)略性眼光，在偌大的科研領(lǐng)域中怎么去找到好的課題，這就需要一個(gè)很好眼光。我現(xiàn)在對(duì)中國(guó)也非常關(guān)注，一是“***”之后，像我這樣的科學(xué)家能把前沿的科學(xué)和研究課題帶到中國(guó)，二是我教的學(xué)生也開(kāi)始來(lái)到中國(guó)做“青年***”，他們可以扎根在中國(guó)做科學(xué)研究，因此我覺(jué)得中國(guó)的科學(xué)研究會(huì)繼續(xù)推進(jìn)，會(huì)走向國(guó)際的前沿。

問(wèn)：您怎么看待中國(guó)和國(guó)外在量子計(jì)算研究方面的差距，您后續(xù)和中國(guó)有哪些合作計(jì)劃？

答：國(guó)內(nèi)近些年在量子計(jì)算方面取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，一些科學(xué)家也取得了很好的科研成果，還需要更多從0到1這樣一個(gè)原創(chuàng)的過(guò)程。我覺(jué)的傳統(tǒng)的量子計(jì)算機(jī)的規(guī)劃必然會(huì)受到一個(gè)拓展性的局限，在量子計(jì)算機(jī)研究過(guò)程中，一個(gè)量子比特，就需要十到二十個(gè)糾錯(cuò)量子比特來(lái)為這個(gè)量子比特服務(wù)，這樣必然會(huì)導(dǎo)致其不可拓展。

2017年7月份，我們宣布發(fā)現(xiàn)了“天使粒子”，會(huì)給整個(gè)量子計(jì)算帶來(lái)一個(gè)0到1的創(chuàng)新，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)對(duì)量子計(jì)算機(jī)會(huì)有很大的推動(dòng)。我們和其他科學(xué)家合作，已經(jīng)在拓?fù)浣^緣體方面取得比較好的成就，我也希望以后能和國(guó)內(nèi)的科學(xué)家合作，能夠把這條路一直走下去。

我未來(lái)和中國(guó)的合作方向就是致力于改變量子計(jì)算的可拓展性局限性，希望利用拓?fù)淞孔佑?jì)算原理之后，一個(gè)量子比特就不會(huì)犯錯(cuò)，能夠獨(dú)自運(yùn)行。這樣就可以給量子計(jì)算帶來(lái)革命性突破。我最近在美國(guó)斯坦福大學(xué)成立的拓?fù)淞孔游锢碇行?，我們也希望能夠和中?guó)的科研機(jī)構(gòu)合作建立實(shí)驗(yàn)中心，這樣我們一些想法就可以在中國(guó)嘗試。

問(wèn)：現(xiàn)在國(guó)內(nèi)對(duì)量子計(jì)算、量子通信挺重視的，像阿里很多企業(yè)開(kāi)始成立量子通信研究實(shí)驗(yàn)室，您對(duì)此怎么看？

答：總的來(lái)說(shuō)，量子計(jì)算是一個(gè)比較基礎(chǔ)性的研究，但是谷歌、微軟、IBM都在做，所以說(shuō)量子研究確實(shí)是一個(gè)戰(zhàn)略制高點(diǎn)。中國(guó)目前有很多優(yōu)秀的學(xué)生，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)在科學(xué)儀器上也做了很大投入，作為理論科學(xué)家，我需要很多科研儀器的配合來(lái)驗(yàn)證設(shè)想，使得我們的一些設(shè)想能夠很快通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。最近我們提出用“天使粒子”來(lái)做量子計(jì)算的一些設(shè)想，已經(jīng)取得一些決定性的成果。

問(wèn)：除了量子計(jì)算之外，還有其他方向的合作嗎？

答：我們最近做個(gè)一個(gè)非常新的方向，就是利用人工智能來(lái)預(yù)言新的材料，拓?fù)浣^緣體這個(gè)材料的發(fā)現(xiàn)在人類(lèi)歷史上也是史無(wú)前例的，過(guò)去材料的發(fā)現(xiàn)往往是在實(shí)驗(yàn)室里面偶然發(fā)現(xiàn)的，但是拓?fù)浣^緣體材料是我們?cè)诶碚撋项A(yù)言的。人類(lèi)每一個(gè)重大的歷史時(shí)期都是用材料來(lái)命名的，比如舊石器時(shí)代，新石器時(shí)代，青銅器時(shí)代，鐵器時(shí)代 硅片時(shí)代， 材料對(duì)人類(lèi)的發(fā)展起到很大的作用，但過(guò)去的材料都是在偶然的機(jī)會(huì)下才發(fā)現(xiàn)的。

但拓?fù)浣^緣體的發(fā)現(xiàn)改變了這種狀況，我們可以利用理論來(lái)指導(dǎo)，去發(fā)現(xiàn)對(duì)人類(lèi)有用的材料。接下來(lái)我們想更進(jìn)一步，利用人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)的辦法，來(lái)預(yù)言新的材料，一旦做成的話(huà)，這樣我們不但可以做一些無(wú)機(jī)材料，還可以預(yù)言一些有機(jī)材料，甚至一些小分子藥物材料，用它來(lái)做精準(zhǔn)醫(yī)療。目前這些是在斯坦福大學(xué)開(kāi)展的，以后我會(huì)考慮和中國(guó)合作開(kāi)展，我覺(jué)得國(guó)家頒發(fā)給我這個(gè)國(guó)際科學(xué)技術(shù)合作獎(jiǎng)，代表著中國(guó)走向國(guó)際化，我想把橋梁工作做好，更好地為中國(guó)服務(wù)。

問(wèn)：您感覺(jué)中國(guó)對(duì)科學(xué)重視的氛圍怎么樣？

答：我在斯坦福大學(xué)的絕大多數(shù)學(xué)生都是來(lái)自中國(guó)名校，2009年我來(lái)清華大學(xué)做特聘教授？？時(shí)，遇到幾位非常優(yōu)秀的學(xué)生，在整個(gè)科研工作中，理論物理是非常需要功底的。所以我覺(jué)得中國(guó)的教育根基非常好的。現(xiàn)在中國(guó)對(duì)科學(xué)越來(lái)越重視，一方面是GDP的相當(dāng)大的比重都投入到科學(xué)領(lǐng)域了，二是現(xiàn)在國(guó)家非常尊重科學(xué)家，現(xiàn)在是中國(guó)最關(guān)注科學(xué)的時(shí)刻，所以我也感覺(jué)到責(zé)任重大，希望自己能把橋梁作用發(fā)揮好，尤其中國(guó)目前最需要的部分：在那么多可以選擇的科研方向中，到底選擇哪一個(gè)能夠帶來(lái)重大突破， 給人類(lèi)創(chuàng)造新的知識(shí)，能夠真正造福人類(lèi)。

問(wèn)：您現(xiàn)在成立了丹華資本是基于哪方面的考慮？

答：我成立了丹華也是為了配合國(guó)家的“雙創(chuàng)”計(jì)劃，國(guó)家的“雙創(chuàng)”最需要的就是產(chǎn)學(xué)研，丹華的理念就是產(chǎn)學(xué)研構(gòu)成三角形，一是把科學(xué)前沿和投資聯(lián)系起來(lái)，二是搭建中國(guó)和美國(guó)橋梁，2009年為了響應(yīng)“***”我回到了中國(guó)，把前沿的研究方向帶到中國(guó)。要做前沿科技的創(chuàng)新，并早日把前沿科技的創(chuàng)新轉(zhuǎn)化為造福人類(lèi)的產(chǎn)品，這樣我就需要產(chǎn)學(xué)研三者結(jié)合，斯坦福大學(xué)在這方面做的很成功，我在斯坦福大學(xué)做教授的時(shí)候就投資過(guò)。丹華目前很多投資都投在了前沿科技。

問(wèn)：目前您實(shí)驗(yàn)室正在做哪方面研究？您覺(jué)得國(guó)際上最前沿的研究時(shí)什么？

答：我覺(jué)得目前國(guó)際上最前沿的是量子計(jì)算糾錯(cuò)。我現(xiàn)在正在做拓?fù)淞孔佑?jì)算，近期可能會(huì)有一些成果發(fā)布。