“中國最美女科學(xué)家”，16歲高考，留德回國，寄情量子計算

11月12日，新華社發(fā)文祝賀我國科學(xué)家在搜尋暗物質(zhì)研究方面取得的重要進展——中國科學(xué)院微觀磁共振重點實驗室彭新華教授、江敏副教授等人利用量子精密測量技術(shù)探測暗物質(zhì)誘導(dǎo)的自旋相關(guān)相互作用，將此前國際上的探測界限提升50倍以上。相關(guān)成果被網(wǎng)友稱為“必將載入史冊的重大科研突破”。

成果的主要推動者之一彭新華再次走入大眾視野——

她被譽為“中國最美女科學(xué)家”之一、2023年“科學(xué)探索獎”數(shù)學(xué)物理學(xué)領(lǐng)域獲獎人。16歲參加高考后選擇物理專業(yè)，少年時留學(xué)德國，成年后毅然回國成為中國科學(xué)院“百人計劃”引進的英才，研究成果曾入選中國高校十大科技進展，是量子計算分解質(zhì)因數(shù)最大數(shù)的世界紀(jì)錄保持者。

彭新華

女學(xué)霸的量子計算研究之夢

將暗物質(zhì)的探測界限提升50倍以上意味著什么？很多人會有這樣的疑問。

不過沒關(guān)系，正如彭新華在《格致論道》的講堂里引用著名的物理學(xué)家、量子力學(xué)創(chuàng)始人玻爾曾經(jīng)說過的話一樣：“‘誰不對量子力學(xué)感到困惑的話，他就沒有理解它?！虼?，如果你有了困惑，說明你開始逐漸理解它了”。

“我們的研究通過提升探測精度和范圍，進而提升了尋找到‘暗粒子’的可能?！迸硇氯A如是介紹她和科研同伴的成果。這項研究發(fā)展的技術(shù)具有遠景的實際應(yīng)用價值，比如通過提高核磁共振的精度來實現(xiàn)精準(zhǔn)醫(yī)療，以及開展更為精密的深海探測等。

隨著芯片制造技術(shù)逐漸觸及物理極限，一旦摩爾定律失效，我們靠什么支撐“計算無處不在的未來”？答案是——量子計算。在彭新華的心中一直有個夢想：那就是寄情量子計算，依靠科學(xué)的力量讓世界更美。這個夢想，從小就有端倪。

彭新華1978年6月出生于湖南湘陰，洞庭湖畔，人杰地靈。在這片文化沃土的熏陶下，她從小就養(yǎng)成了勇敢堅毅、從容淡泊的品格。自小，她就開啟了“火箭般”的學(xué)霸養(yǎng)成之路。10歲，別人可能還在玩泥巴，她就升入中學(xué)讀初一；13歲，別人懵懂剛步入初中大門，她就已經(jīng)是高中年紀(jì)最小的學(xué)生，在別人看來枯燥難懂的理科知識，她卻甘之如飴，而物理是她最喜歡的學(xué)科，突飛猛進的數(shù)理化成績，使她成為遠近聞名、才貌雙全的尖子生。

16歲那年，當(dāng)同齡人還在為選擇中學(xué)而猶豫不決時，彭新華就已經(jīng)勇敢地邁向了高考的戰(zhàn)場，并且憑借優(yōu)異成績考取湖南師范大學(xué)，提前開啟了大學(xué)模式。在選擇專業(yè)的時刻，她毫不猶豫地選擇了物理，盡管家人認(rèn)為這是男性主導(dǎo)的領(lǐng)域，對她的選擇表示了反對。但彭新華堅信，不論性別，只要心中有夢想，就應(yīng)該勇敢追求。

進入物理專業(yè)學(xué)習(xí)之后，彭新華越來越發(fā)現(xiàn)自己對這方面有一些特別的感受，這也讓她更加堅定了自己的選擇。25歲那年，她已是中國科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所博士，還入選了德國“洪堡學(xué)者”。“洪堡學(xué)者計劃”是國際公認(rèn)的培養(yǎng)青年學(xué)者的搖籃，幾十年里中國雖有近千名科學(xué)家入選，可女性一直寥寥無幾，彭新華的入選極其難得。完成博士學(xué)位后，她跨越重洋，前往德國開啟了更高層次的學(xué)術(shù)探索。在異國他鄉(xiāng)的歲月里，彭新華收獲滿滿，也始終心系祖國，2008年，她做出了一個重要的決定——回國發(fā)展。

“在德國期間，我有幸結(jié)識了杜江峰院士，他向我介紹了國內(nèi)的科研環(huán)境，并極力推薦我申請‘百人計劃’?！迸硇氯A回憶道。那一年，年僅30歲的她拒絕了德國機構(gòu)的高薪聘請，成功入選中國科學(xué)院“百人計劃”，回到了祖國的懷抱。

利用量子精密測量技術(shù)探測暗物質(zhì)誘導(dǎo)的自旋相關(guān)相互作用圖（科研團隊供圖）

開掛的科研人生要耐得住冬天的寂寞

回到祖國后，彭新華又開啟了“開掛式”的科研人生。她帶領(lǐng)團隊在全球范圍內(nèi)率先開展了絕熱量子模擬的實驗研究。對量子世界的癡迷，促使她一次次登頂科研巔峰，先成為量子計算分解質(zhì)因數(shù)最大數(shù)的國際紀(jì)錄保持者；接著又在國際上首次成功實現(xiàn)模擬量子方針實驗研究。2015年，彭新華和團隊在世界上率先實現(xiàn)了對虛磁場中“李-楊零點”的探測?！袄?楊零點”于20世紀(jì)下半葉由諾貝爾物理學(xué)獎獲得者李政道和楊振寧提出，60多年來，一直被認(rèn)為是只存在于理論中而非物理的概念，而這被世界視為“絕不可能”的研究，在彭新華及其科研同伴的手里成為了可能，因此獲得了科學(xué)界的高度評價。

2021年11月29日，中國科技大學(xué)發(fā)布最新成果，彭新華研究組和德國科學(xué)家合作開發(fā)出一種新型超靈敏量子精密測量技術(shù)，這一技術(shù)可直接進行宇宙暗物質(zhì)的實驗搜尋。利用它，彭新華和團隊首次突破了國際公認(rèn)最強的宇宙天文學(xué)界限，實驗結(jié)果比先前的國際最好水平提升至少5個數(shù)量級。成果發(fā)表在國際頂尖期刊《自然》上，廣獲關(guān)注。而這一成果也為她和團隊進一步將探測界限提升50倍以上奠定了堅實基礎(chǔ)。

憑借出色表現(xiàn)，彭新華先后成為國家杰出青年科學(xué)基金獲得者，入選第四批國家高層次人才特殊支持計劃科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才、教育部高層次人才計劃青年學(xué)者等。獲高等學(xué)校科學(xué)研究優(yōu)秀成果獎自然科學(xué)獎一等獎、霍英東教育基金會第十三屆高等院校青年教師獎、第十二屆中國青年女科學(xué)家獎等。

萬里長征不計程，指津自有北辰星。雖然彭新華在量子計算領(lǐng)域取得卓越的成就，但她總是時刻提醒自己，前方的道路依然漫長，考驗和挑戰(zhàn)會不斷出現(xiàn)。她說：“做科研不能僅僅有‘夏天’的激情，更要耐得住‘冬天’的寂寞，只要自信和堅持，‘春天’自然到來，‘秋天’才會碩果累累。”