光学研究的新趋势一流光学研究团队出来的青年科学家访2013年启明星计划入选者武愕研究员

光学研究的新趋势一流光学研究团队出来的青年科学家访2013年启明星计划入选者武愕研究员

去年11月，根据2013年《启示录》计划进入名单后，我从100多名候选人中选择了12名候选人。我今年将把11项选为候选人。吴晓奇是我第一个“对象”。由于许多原因，28岁的女性合格了女性。最重要的是，她是华东理学院的光学研究专家。在我的科技报道经历中,我很早就知道华师大马龙生教授等一批学者在光学研究领域做了不少开创性工作,2005年诺贝尔物理学奖得主J.Hall和T.Hansch都曾得到马龙生教授的帮助或与之作过合作研究,Hall教授还邀请马龙生夫妇参加他的诺奖获奖典礼并在获奖演讲中专门感谢了马老师。采访武愕的那天,我提前了几分钟,在走廊里看到了一个多月前校方贴出的武愕晋升为研究员的公示,这样34岁的她已经是正高职称了。和武愕见面的第一感觉,这是一个人高马大的女汉子,特别当她说起老家是在山东,我就觉得这很吻合,但真的坐定,听她聊起自己的经历、专业和研究工作时,我觉得她实际上是一个非常细心、柔韧的女生,而这种品质决定了她能胜任对理论和实验要求都很高的光学研究。(一)被调制专业后,武图一般武愕是1998年从山东师大附中考进华师大后被调剂到光电子技术专业的。要学光电子是她根本没有想到的,她从小对老师这个职业很向往,高三时曾有报送去华南理工、青岛海洋大学的机会,但她都不为所动,因为想当老师。武愕说她的教师情结可能与姑姑、姑父都是中学老师对她的影响有关,感觉当老师很光荣,所以她报了华师大的物理、化学和生物专业,但没想到最终被调剂到光电子专业。武愕说她当时有点不开心,认为自己高考成绩不错,为什么要被调剂,因为这样意味着做教师的可能性不大了。当时她甚至想过第二年再设法调回到教育专业。但是,武愕自己没有想到的是,当年这个被调剂的专业日后却成了她走上科学之路的起点。变化出现在接触专业课程之后。给他们上激光光谱学、光电子导论、光电探测等专业课的都是本校一些老教师,“当时上课的老师都各有特色,他们生动的教学,让我从中学到不少有用的东西,也慢慢喜欢上了光学。”喜欢上光学的武愕在一步一步走近光学研究的殿堂。三年级时学校有个政策,大三学生中成绩优异者可以有报考研究生的机会。辅导员给武愕打来电话说有一个名额,问她有无兴趣。从拿到通知到考试只有二个月时间,而当时她连要考什么都不知道。但就这样,凭着自己平时的积累和冲刺,最终结果还很不错,她的总分在考生中排名第二。这样,武愕得以提前一年进入本校硕士研究生阶段的学习,导师是华师大光学团队中的知名学者曾和平教授。(二)惠勒的思辨实验硕士二年级后(2002年),当年学校推出一项和法国高师联合培养博士研究生的项目,经报名选拔,武愕再度入选。这样在硕士毕业并上了一年的法语培训课程后,武愕被选送到法国加香(巴黎大区的南部)高师作为期三年的联合培养。在法国期间,武愕的主要工作是用单光子源做延时选择实验,这个著名的思辨实验是物理学家约翰·惠勒1979年纪念爱因斯坦诞辰100周年讨论会上正式提出的。尽管武愕对我作了一番科普,但要我用简单的非专业人士都能理解的语言来表述这个实验还是有点困难,我只是记下了武愕的以下表述:惠勒思辨实验实际上是通过探讨观察仪器与观察对象的关系,试图验证海森堡有关波粒二象性说法的实验,即光具有波动性还是粒子性仅取决于你所取的探测手段。名为思辨实验,是因为设计这类实验并不是为了某个具体目标的实证,而是对一种科学假设的验证,惠勒思辨实验之所以著名是因为其结论涉及科学史上最知名的玻尔和爱因斯坦争论的部分内容。这个思辨实验自提出后的三十多年里,科学家不断尝试从实验上来实现,但因实验条件的限制以及技术方法的困难,从未被真正实现。2005年起,在法国加香高师Jean-FrancoisRoch教授指导下,武愕与另一位法国同事合作,通过巧妙的光路设计,对干涉仪的开启与闭合进行控制,首次利用来自脉冲激发的NV金刚石色心的单光子实现了这个思辨实验。这个实验的创新点在于:首次在实验上实现了惠勒的“延时-选择”思辨实验,实验验证了玻尔的量子测量理论;实现了对量子力学的互补性原理的验证,表明干涉对比度与路径信息这一对互补量的实验测量与量子力学的预言相符。这项工作(武愕是该篇论文的第二作者)发表在2007年的Science后引起了多方的关注:ScienceNOWDailyNews专门介绍了这项工作,称“这个实验很有可能作为一个经典实验被教科书引用”;Na-turePhotonics将这项工作作为研究亮点予以介绍,称“这项成果证实了目前量子力学的解释”;LaserFocusWorld就此项工作采访了量子光学专家M.O.Scully教授,他评论称“这是一个展示量子奇异性的很好的例子”;Physicsweb评论这是“第一次真正实现了惠勒的思辨实验”。攻读博士期间,武愕的另一项工作是实现了基于金刚石镍氮NE8色心的室温稳定的触发式单光子源。首次实现了含NE8色心的纳米金刚石晶体的触发式近红外单光子源,是目前国际上最具有竞争力的单光子源之一。文章发表在NewJ.Phys.,J.Mod.Phys.等期刊上。相关研究学术论文发表后他引50余次。(三)单光子精密掌控项目2007年,武愕学成归国回到实验室,她是作为海外人才引进留校,回来后就获聘副教授。此时她所在的“精密光谱科学与技术重点实验室”已由教育部重点实验室升格为国家重点实验室。回来后武愕想把在法国做的工作与实验室工作结合起来,所以一开始仍沿着单光子源拓展课题,根据实验室发展的需要,在曾和平教授的大团队里武愕逐步形成一个小的团队,目前已带领几名学生一起开展相关科研工作。这几年来,武愕先后承担了国家自然科学基金项目和教育部、上海市科委、市教委的多个项目,如依托国家自然科学基金青年项目资助开展的基于“表面等离子体增强的单光子精密操控研究”表明,基于表面等离子体耦合的色心单光子发光适合于光子精密操控的实际应用。相关研究成果发表后很快被NaturePhotonics等期刊引用。武愕回国后拓展的另一个工作是关于单光子频率转换,波长转换由红外转到可见光,实现了近/中红外光子高灵敏探测及成像,这方面有三篇代表性文章发表在AppliedPhysicsLetters,也被NaturePhotonics等期刊引用。2008年以来,武愕已刊发64篇SCI文章,其中第一作者、通讯作者17篇。在此期间,她作为项目负责人先后承担了10余项国家级、省部级科研项目。在实验室建设方面,武愕还担任了重点实验室的副主任,主要负责国际学术交流、学术委员会筹备等具体工作,她工作积极主动,赢得同事们的好评。去年,武愕以“通信波段单光子源产生新方法研究”为题申报启明星项目并获得资助,从武愕的介绍中,我知道这个项目实际上也是基于她这些年在单光子精密操控方面的研究积累,希望能在“量子保密通讯和量子计算”等方面做一些探索。这次和武愕的交流时间紧了点,我还有一些想了解的问题来不及细问,但这次初步的交流,至少让我对华师大光学研究的部分现状有了一