張首晟採訪：要把自己一生的精力都貢獻給中國的科技發展_風聞

來源：新浪科技《科學大家》

專訪 | 張首晟 美國斯坦福大學終身教授、美國科學院院士、中科院外籍院士 2017年度中華人民共和國國際科學技術合作獎獲得者

　　出品 | 新浪科技《科學大家》

　　“國內近些年在量子計算方面取得了長足的發展，一些科學家也取得了很好的科研成果，還需要更多從0到1這樣一個原創的過程。” 1月8日，美國斯坦福大學終身教授、美國科學院院士、中科院外籍院士張首晟，在獲得2017年度中華人民共和國國際科學技術合作獎獲之後接受新浪科技採訪時説。

　　作為凝聚態理論物理領域傑出的科學家之一，張首晟多年來積極參與中國科研機構的合作，他積極參與和中國科研院所的合作，直接促成中國在量子反常霍爾效應、拓撲絕緣體以及新近的外爾半金屬等領域的國際領先地位，為我國相關科研領域和國際前沿研究之間架起一座橋樑。

　　與中國合作：發揮橋樑作用達到雙贏

　　中國近年來非常重視海外人才的引進，大批學者通過“千人計劃”等人才項目建立了與中國科研機構的合作，或歸國擁有國內高校的教授身份。2009年，張首晟入選 “千人計劃”，並被清華大學特聘為教授，在楊振寧先生創辦的高等研究院工作。“中國對科學越來越重視， GDP相當大的比重都投入到科學領域，科學家也越來越被尊重，而且中國的教育根基非常好。” 在清華做研究時，張首晟遇到了很多理論物理基礎研究紮實的學生，這讓他非常欣喜，“我希望自己能把橋樑作用發揮好，培養出更多人才，為中國科學進一步發展貢獻自己的力量。”

　　多年與國內的合作十分成功，在清華工作期間，張首晟理論預言了量子反常霍爾效應的實現方案， 與薛其坤等合作，首次在實驗上發現量子反常霍爾效應。另外，張首晟通過與中科院物理所合作，認證Bi2Se3，Bi2Te3，Sb2Te3摻入3d磁性元素是實現磁性拓撲絕緣體的最佳方案，並通過理論計算確認這是實現量子反常霍爾效應的理想材料。

　　2017年7月，張首晟與其他幾位華人科學家宣佈發現“天使粒子”，這是繼“上帝”粒子、中微子、引力子之後量子物理的又一里程碑發現。張首晟透露，團隊正在驗證使用“天使粒子”做量子計算的設想，目前正在做拓撲量子計算方面的研究，“國際上目前最前沿的研究是量子計算糾錯，希望利用拓撲量子計算原理後，每一個量子比特都不會犯錯，能夠獨自運行。如果實現的話，量子計算將帶來革命性突破，未來也將致力於與中國科研機構合作改變量子計算的拓展侷限性。目前已在斯坦福大學成立了拓撲量子物理中心，未來希望能在國內合作建立實驗中心，讓科學理論設想能夠得到先進儀器的驗證。”

　　據張首晟介紹，如果實驗中心建成的話，實驗設計部分將在斯坦福大學完成，實驗驗證部分會在國內進行，最終的成果共享，實現共贏。

　　開啓新方向：人工智能預言新材料

　　人類每一個重大的歷史時期都會用材料來命名，比如舊石器時代，新石器時代，青銅器時代等，説明材料對人類的發展起到很大作用，但以往的材料都是在偶然機會下才發現的，而像拓撲絕緣體材料確實在理論上預言的。張首晟團隊目前正在研究一個非常新的方向：利用人工智能來預言新材料，包括無機材料、有機材料，甚至是一些小分子藥物材料，希望能給精準醫療帶來長足的發展，從而實現對人類疾病的精準治療和有效預警。張首晟稱目前這些研究正在斯坦福大學開展，以後會考慮與國內合作。

　　身兼多職：風險投資人

　　除了理論物理學家，張首晟另一個廣為人知的身份是風險投資人。

　　張首晟介紹説，之前在斯坦福大學有過投資成功的經驗，加上被中國的“雙創”計劃所吸引，2013年9月，張首晟與自己的學生谷安佳一起，創立了丹華資本。“丹”取之於斯坦福Stanford，“華”取之於中華，丹華的理念是把科學前沿和投資聯繫起來，搭建中國與美國交流的橋樑。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歷，張首晟覺得自己非常幸運。15歲跳級考入復旦大學物理系，大二時被國家選派到德國留學，經過多年努力如願以償成為了楊振寧先生的弟子。張首晟説，對於國家授予他這個獎，他心中充滿了感激之情，莊嚴的國徽獎章激勵着他為中美科技進步做出更大貢獻。

　　在採訪結束時，張首晟笑稱，自己現在54歲，感覺人生才剛剛開始，他要把自己一生的精力都貢獻給中國的科技發展。（郭禕 河雨）

　　採訪實錄：

　　問**：為什麼會頒給您國際科學技術合作這個獎？**

　　**答：**量子反常霍爾效應、拓撲絕緣體的發現，使得中國科學工作者做的工作走到了全世界的前沿。十九大報告中提到了我們要有戰略性眼光，在偌大的科研領域中怎麼去找到好的課題，這就需要一個很好眼光。我現在對中國也非常關注，一是“千人計劃”之後，像我這樣的科學家能把前沿的科學和研究課題帶到中國，二是我教的學生也開始來到中國做“青年千人計劃”，他們可以紮根在中國做科學研究，因此我覺得中國的科學研究會繼續推進，會走向國際的前沿。

　　問**：您怎麼看待中國和國外在量子計算研究方面的差距，您後續和中國有哪些合作計劃？**

　　**答：**國內近些年在量子計算方面取得了長足的發展，一些科學家也取得了很好的科研成果，還需要更多從0到1這樣一個原創的過程。我覺的傳統的量子計算機的規劃必然會受到一個拓展性的侷限，在量子計算機研究過程中，一個量子比特，就需要十到二十個糾錯量子比特來為這個量子比特服務，這樣必然會導致其不可拓展。

　　2017年7月份，我們宣佈發現了“天使粒子”，會給整個量子計算帶來一個0到1的創新，這項發現對量子計算機會有很大的推動。我們和其他科學家合作，已經在拓撲絕緣體方面取得比較好的成就，我也希望以後能和國內的科學家合作，能夠把這條路一直走下去。

　　我未來和中國的合作方向就是致力於改變量子計算的可拓展性侷限性，希望利用拓撲量子計算原理之後，一個量子比特就不會犯錯，能夠獨自運行。這樣就可以給量子計算帶來革命性突破。我最近在美國斯坦福大學成立的拓撲量子物理中心，我們也希望能夠和中國的科研機構合作建立實驗中心，這樣我們一些想法就可以在中國嘗試。

　　問**：現在國內對量子計算、量子通信挺重視的，像阿里很多企業開始成立量子通信研究實驗室，您對此怎麼看？**

　　**答：**總的來説，量子計算是一個比較基礎性的研究，但是谷歌、微軟、IBM都在做，所以説量子研究確實是一個戰略制高點。中國目前有很多優秀的學生，現在國內在科學儀器上也做了很大投入，作為理論科學家，我需要很多科研儀器的配合來驗證設想，使得我們的一些設想能夠很快通過實驗驗證。最近我們提出用“天使粒子”來做量子計算的一些設想，已經取得一些決定性的成果。

　　問**：除了量子計算之外，還有其他方向的合作嗎？**

　　**答：**我們最近做個一個非常新的方向，就是利用人工智能來預言新的材料，拓撲絕緣體這個材料的發現在人類歷史上也是史無前例的，過去材料的發現往往是在實驗室裏面偶然發現的，但是拓撲絕緣體材料是我們在理論上預言的。人類每一個重大的歷史時期都是用材料來命名的，比如舊石器時代，新石器時代，青銅器時代，鐵器時代 硅片時代， 材料對人類的發展起到很大的作用，但過去的材料都是在偶然的機會下才發現的。

　　但拓撲絕緣體的發現改變了這種狀況，我們可以利用理論來指導，去發現對人類有用的材料。接下來我們想更進一步，利用人工智能機器學習的辦法，來預言新的材料，一旦做成的話，這樣我們不但可以做一些無機材料，還可以預言一些有機材料，甚至一些小分子藥物材料，用它來做精準醫療。目前這些是在斯坦福大學開展的，以後我會考慮和中國合作開展，我覺得國家頒發給我這個國際科學技術合作獎，代表着中國走向國際化，我想把橋樑工作做好，更好地為中國服務。

　　問**：您感覺中國對科學重視的氛圍怎麼樣？**

　　**答：**我在斯坦福大學的絕大多數學生都是來自中國名校，2009年我來清華大學做特聘教授？？時，遇到幾位非常優秀的學生，在整個科研工作中，理論物理是非常需要功底的。所以我覺得中國的教育根基非常好的。現在中國對科學越來越重視，一方面是GDP的相當大的比重都投入到科學領域了，二是現在國家非常尊重科學家，現在是中國最關注科學的時刻，所以我也感覺到責任重大，希望自己能把橋樑作用發揮好，尤其中國目前最需要的部分：在那麼多可以選擇的科研方向中，到底選擇哪一個能夠帶來重大突破， 給人類創造新的知識，能夠真正造福人類。

　　問**：您現在成立了丹華資本是基於哪方面的考慮？**

　　**答：**我成立了丹華也是為了配合國家的“雙創”計劃，國家的“雙創”最需要的就是產學研，丹華的理念就是產學研構成三角形，一是把科學前沿和投資聯繫起來，二是搭建中國和美國橋樑，2009年為了響應“千人計劃”我回到了中國，把前沿的研究方向帶到中國。要做前沿科技的創新，並早日把前沿科技的創新轉化為造福人類的產品，這樣我就需要產學研三者結合，斯坦福大學在這方面做的很成功，我在斯坦福大學做教授的時候就投資過。丹華目前很多投資都投在了前沿科技。

　　問：目前您實驗室正在做哪方面研究？您覺得國際上最前沿的研究時什麼？

　　**答：**我覺得目前國際上最前沿的是量子計算糾錯。我現在正在做拓撲量子計算，近期可能會有一些成果發佈。