張首晟，是個(gè)“神童”，直接跳過(guò)高中，自學(xué)從初中進(jìn)入復(fù)旦大學(xué)；師從楊振寧，被認(rèn)為獲得諾獎(jiǎng)只是時(shí)間問(wèn)題；開創(chuàng)了拓?fù)浣^緣體這個(gè)全新領(lǐng)域，發(fā)現(xiàn)了“量子自旋霍爾效應(yīng)”，包攬了物理界所有重量級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)；被聘為斯坦福大學(xué)物理教授，成為斯坦福大學(xué)最年輕的終身教授之一；張首晟還極具商業(yè)頭腦，創(chuàng)辦了“丹華資本”。

張首晟還獲得2017年度中華人民共和國(guó)國(guó)際科學(xué)技術(shù)合作獎(jiǎng)。

注“天使粒子”是張首晟教授對(duì)發(fā)現(xiàn)手性Majorana費(fèi)米子的命名，這一發(fā)現(xiàn)以論文的形式發(fā)表在《科學(xué)》雜志上，第一作者何慶林將該粒子命名為了“太極粒子”。

【正文】

發(fā)現(xiàn)“天使粒子”之后，張首晟及其團(tuán)隊(duì)沒有停止研究的腳步。近期，張首晟回國(guó)在人民大會(huì)堂領(lǐng)受“2017年度中華人民共和國(guó)國(guó)際科學(xué)技術(shù)合作獎(jiǎng)”之后，接受了網(wǎng)易科技的采訪。張首晟教授不僅講述了這次獲獎(jiǎng)的意義以及今后與國(guó)內(nèi)科學(xué)家合作的方向，而且透露了實(shí)驗(yàn)室正在進(jìn)行的前沿科研項(xiàng)目：一個(gè)關(guān)于量子計(jì)算；一個(gè)關(guān)于預(yù)測(cè)新材料。

量子計(jì)算是“未來(lái)技術(shù)革命的核心”，不僅國(guó)內(nèi)外行業(yè)巨頭企業(yè)，谷歌、IBM、英特爾、微軟、阿里、華為等投入資源研發(fā)，國(guó)家也投入了巨資研發(fā)。來(lái)自美國(guó)《科學(xué)》雜志曾撰文指出，科技巨頭都在量子計(jì)算領(lǐng)域投入數(shù)千萬(wàn)美元研發(fā)，并選擇了不同的量子計(jì)算技術(shù)。

“在國(guó)際范圍里，量子計(jì)算機(jī)已經(jīng)是一個(gè)非常關(guān)注的研究課題，也是一個(gè)戰(zhàn)略制高點(diǎn)，但大家都還是在摸方向的階段。”張首晟表示。

目前量子計(jì)算的過(guò)程中，一個(gè)量子比特非常脆弱，如果想要獲得一個(gè)真正有用的量子比特，需要十個(gè)或者二十多個(gè)量子比特來(lái)糾錯(cuò)。“這樣的話，缺乏可拓展性。”張首晟解釋道，“但我們發(fā)現(xiàn)的’天使粒子’會(huì)給整個(gè)量子計(jì)算領(lǐng)域帶來(lái)0到1的突破性?！?/p>

張首晟認(rèn)為：“天使粒子”的拓?fù)淞孔佑?jì)算原理，一個(gè)量子比特自己不會(huì)犯錯(cuò)，能夠運(yùn)行下去，將會(huì)對(duì)量子計(jì)算帶來(lái)很大的革命性影響。

“天使粒子”被發(fā)現(xiàn)之初，張首晟教授在接受網(wǎng)易科技等媒體采訪時(shí)就講過(guò)，Majorana費(fèi)米子（后來(lái)被命名的“天使粒子”）是通常粒子的一半，通常的量子比特非常脆弱，這也是其核心致命的傷。天使粒子可以將1個(gè)量子比特拆成兩個(gè)更小的單位，如此一來(lái)，傳統(tǒng)的噪聲極其難以同時(shí)以同樣的方式影響這兩個(gè)Majorana費(fèi)米子，進(jìn)而毀滅所存儲(chǔ)的量子信息。相較于傳統(tǒng)的存儲(chǔ)方式，比如電子自旋，超導(dǎo)磁通和光子極化，這樣存儲(chǔ)在遠(yuǎn)離的兩個(gè)Majorana費(fèi)米子上的拓?fù)淞孔颖忍兀举|(zhì)上極其穩(wěn)固。

“天使粒子”不僅從概念層次上進(jìn)行顛覆，將修正古典哲學(xué)有正必有反，有陰必有陽(yáng)的理論；還會(huì)從物理層面上進(jìn)行顛覆，最基本量子單位拆成兩半，可以更穩(wěn)定，科學(xué)將走向技術(shù)。

據(jù)張首晟透露，其最近在斯坦福大學(xué)成立了拓?fù)淞孔游锢?a target="_blank">中心，正在規(guī)劃在中國(guó)做一個(gè)實(shí)驗(yàn)中心，將理論上的設(shè)想在中國(guó)土地上真正實(shí)現(xiàn)。

除了量子計(jì)算之外，張首晟最近在做一個(gè)非常新的方向：用人工智能來(lái)預(yù)言新的材料。

材料對(duì)整個(gè)人類起著非常重大的作用，人類的每一個(gè)重大歷史時(shí)期都用一種材料來(lái)命名：比如舊石器時(shí)代、新石器時(shí)代、青銅器時(shí)代、鐵器時(shí)代，后來(lái)的硅片時(shí)代。但過(guò)去幾乎所有的材料都是在一種偶然的實(shí)驗(yàn)室情況下被發(fā)現(xiàn)，比如拓?fù)浣^緣體材料是整個(gè)人類文明上史無(wú)前例的發(fā)現(xiàn)，但這個(gè)材料的發(fā)現(xiàn)是在實(shí)驗(yàn)室里偶然的發(fā)現(xiàn)。

這樣材料的發(fā)現(xiàn)過(guò)程是無(wú)效而高成本的。但張首晟表示，可以用人工智能來(lái)改變方法論，用理論來(lái)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)步，發(fā)現(xiàn)有用的材料。

“一旦這個(gè)做成之后，我們不但可以預(yù)言一些有用的無(wú)機(jī)的材料，我們更可能會(huì)預(yù)言一些有機(jī)的材料，甚至小分子，可以用它來(lái)做精準(zhǔn)醫(yī)療?！睆埵钻膳d奮的表示。

以上這兩個(gè)重大的科學(xué)研究方向，張首晟都會(huì)將其帶回國(guó)內(nèi)，與中國(guó)合作來(lái)做。這是出生在中國(guó)的科學(xué)家的張首晟的情懷，也是因?yàn)橹袊?guó)科學(xué)在國(guó)際上影響越來(lái)越大。

張首晟表示，科學(xué)是誤解的，希望自己能夠把中外科技發(fā)展的橋梁工作做好。

而這也正是國(guó)家將“2017年度中華人民共和國(guó)國(guó)際科學(xué)技術(shù)合作獎(jiǎng)。”授予張首晟的原因。

其實(shí)，除了在科學(xué)研究方向的合作，張首晟還成立了丹華資本，正是配合國(guó)家的“雙創(chuàng)”，想要樹立一個(gè)“產(chǎn)學(xué)研”三者成功的楷模。

“‘丹華’兩個(gè)字，就是想把斯坦福和中國(guó)緊密地聯(lián)合在一起?！睆埵钻杀硎镜?。

以下為網(wǎng)易科技對(duì)張首晟采訪的部分記錄：

網(wǎng)易科技：您剛剛獲得2017年中國(guó)國(guó)家國(guó)際科學(xué)技術(shù)合作獎(jiǎng)，對(duì)此獎(jiǎng)項(xiàng)您有什么感想嗎？

張首晟：這個(gè)醞釀了差不多一年時(shí)間，每年新年開始是黨和國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)比較重大的項(xiàng)目?，F(xiàn)在國(guó)家對(duì)科技越來(lái)越重視。這個(gè)是中國(guó)對(duì)外國(guó)公民一個(gè)最高的認(rèn)可獎(jiǎng)。

中國(guó)現(xiàn)在有個(gè)普遍的一個(gè)現(xiàn)象就是如果有一個(gè)固定目標(biāo)的話，我們總能集中很大的精力來(lái)攻克。在我們這個(gè)領(lǐng)域，我在國(guó)際領(lǐng)域上面開辟了拓?fù)浣^緣體的研究。在當(dāng)時(shí)還沒有特別受到關(guān)注的情況下，使我們國(guó)家的科學(xué)工作者能夠進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域。

所以接下來(lái)我們國(guó)家給我們自己科學(xué)家發(fā)的很多獎(jiǎng)都是在拓?fù)浣^緣體、量子反?；魻栃?yīng)兩個(gè)大的領(lǐng)域。這也是我在2006年、2007年在國(guó)際領(lǐng)域上面開辟了一個(gè)新的領(lǐng)域。我正好在2009年的時(shí)候就來(lái)到了中國(guó)，來(lái)做“***”，這是B類的，就是訪問(wèn)型的“***”。所以在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，能夠把一些最最前沿的課題待到國(guó)內(nèi)，這樣我們國(guó)內(nèi)的科技工作者一下子就走到非常前沿。

所以總的來(lái)說(shuō)，中國(guó)過(guò)去幾年在整個(gè)世界領(lǐng)域里面取得的科學(xué)上面的一些成就，跟國(guó)外的合作也是有關(guān)的。我這次也是非常榮幸能夠得到這個(gè)獎(jiǎng)，也是認(rèn)可在這個(gè)方面做的貢獻(xiàn)。

網(wǎng)易科技：“***”的科學(xué)家其實(shí)還蠻多的。發(fā)給您的理由是什么？因?yàn)橥負(fù)浣^緣體嗎？

張首晟：是的，拓?fù)浣^緣體和量子反?；魻栃?yīng)的發(fā)現(xiàn)，使得我們中國(guó)做出的科學(xué)工作走到了整個(gè)世界的前沿。

中國(guó)今后在整個(gè)科技領(lǐng)域的往前發(fā)展，就是需要有戰(zhàn)略眼光的科學(xué)家。所以在整個(gè)科學(xué)領(lǐng)域，有目標(biāo)的話，大家有一個(gè)科學(xué)方法論在做；科學(xué)那么寬廣的領(lǐng)域里面，如何去找到好的課題？大海航行是需要靠舵手的。

我們現(xiàn)在對(duì)中國(guó)也是越來(lái)越樂(lè)觀，一個(gè)是我們?cè)凇?**”之后，像我們這樣的科學(xué)家能夠把一些最有前途的研究課題多帶給中國(guó)；另外，我們的學(xué)生輩已經(jīng)能夠來(lái)到中國(guó)做“青年千人”計(jì)劃，這樣的話，他們就扎根在中國(guó)做科學(xué)研究。所以我覺得我們中國(guó)科學(xué)會(huì)繼續(xù)往前推進(jìn)，走向國(guó)際的前沿，還是非常有信心的。

網(wǎng)易科技：您后續(xù)跟中國(guó)的合作有新的什么計(jì)劃嗎？

張首晟：今后會(huì)更加緊密的合作。2017年7月份，我們也宣布發(fā)現(xiàn)了“天使粒子”，它尤其是對(duì)量子計(jì)算機(jī)會(huì)有很大的推動(dòng)?，F(xiàn)在國(guó)際范圍里面，量子計(jì)算機(jī)已經(jīng)是一個(gè)非常非常關(guān)注的研究課題，但是我們闖出了一個(gè)全新的道路。現(xiàn)在在量子計(jì)算機(jī)的過(guò)程當(dāng)中，一個(gè)量子比特非常脆弱，用通常的辦法的話，要做一個(gè)量子比特的話，糾錯(cuò)就需要十個(gè)或者二十個(gè)量子比特。

這意味著需要十個(gè)、二十個(gè)糾錯(cuò)的量子比特為一個(gè)真正有用的量子比特來(lái)服務(wù)。這樣的話，缺乏可拓展性。

但我們希望用了拓?fù)淞孔佑?jì)算的原理之后，一個(gè)量子比特自己不會(huì)犯錯(cuò)，能夠運(yùn)行下去。這樣的話，肯定是會(huì)對(duì)整個(gè)量子計(jì)算帶來(lái)很大的革命性的影響。

網(wǎng)易科技：量子計(jì)算是目前國(guó)內(nèi)外關(guān)注的重點(diǎn)，中國(guó)在量子通信方面已經(jīng)做的非常好，比如潘建偉老師。您怎么看待中外在量子計(jì)算方面的差距？

張首晟：中國(guó)現(xiàn)在還沒有完全開始，還是做了一個(gè)比較傳統(tǒng)的量子計(jì)算機(jī)的規(guī)劃。

我認(rèn)為這些傳統(tǒng)的規(guī)劃必然受到可拓展性的限制。我們通過(guò)過(guò)去一段時(shí)間的合作，已經(jīng)在拓?fù)浣^緣體這個(gè)領(lǐng)域里面做了很大的成就，我也是更希望能夠把這個(gè)路繼續(xù)能夠跟我們國(guó)內(nèi)的科學(xué)家緊密地合作，繼續(xù)把它走下去，更能夠站到科研的前沿。

網(wǎng)易科技：所以這是您未來(lái)跟中國(guó)合作的一個(gè)重要的方向？

張首晟：對(duì)，重大的方向。我最近在斯坦福大學(xué)成立了拓?fù)淞孔游锢碇行模缓笪椰F(xiàn)在也在規(guī)劃，在中國(guó)做一個(gè)實(shí)驗(yàn)中心，把我們的一些理論上的設(shè)想在中國(guó)這個(gè)土地上能夠真正來(lái)實(shí)現(xiàn)。

網(wǎng)易科技：會(huì)跟大學(xué)有一些合作嗎？

張首晟：對(duì)。量子計(jì)算除了國(guó)內(nèi)之外，美國(guó)的話，一些大的企業(yè)也在研究，這也是一個(gè)比較罕見的。這個(gè)總的來(lái)說(shuō)，量子是一個(gè)比較基礎(chǔ)性的研究。谷歌也在做，微軟也在做，IBM也在做，所以這個(gè)事情確實(shí)是一個(gè)戰(zhàn)略制高點(diǎn)。但是現(xiàn)在在整個(gè)國(guó)際范圍里面，我們提出了一個(gè)全新的原理，我們認(rèn)為它最終會(huì)成為最成功的一條道路。但是這當(dāng)然是要通過(guò)很多的實(shí)驗(yàn)。

另外，國(guó)內(nèi)現(xiàn)在對(duì)科學(xué)儀器上面做了很大的投入，所以這方面，我作為理論科學(xué)家，是需要很多實(shí)驗(yàn)裝置的配合。

網(wǎng)易科技：目前整個(gè)全世界范圍內(nèi)，大家對(duì)量子計(jì)算的研究進(jìn)入到哪個(gè)階段了，或者有沒有一個(gè)詞去形容它。然后中國(guó)是處于哪個(gè)階段呢？

張首晟：我覺得總的來(lái)說(shuō)，大家還是在摸方向的一個(gè)階段。最核心的一點(diǎn)，我覺得就是可拓展性。就像我剛才講的，一個(gè)量子比特需要十個(gè)、二十個(gè)量子比特來(lái)為它糾錯(cuò)，我覺得這個(gè)方案肯定是不可行的。

網(wǎng)易科技：您感覺中國(guó)在量子計(jì)算這方面和國(guó)外是有差距的嗎？

張首晟：在量子計(jì)算，還是有差距的。

網(wǎng)易科技：更多的差距是一些理論性的差距，還是原創(chuàng)性的差距？

張首晟：我覺得還是沒有一個(gè)全新的設(shè)想。國(guó)內(nèi)做的很多實(shí)驗(yàn)基本上還是跟風(fēng)，比如國(guó)外已經(jīng)做了N的話，他做N+1的，而不是0到1的。我覺得我們最近“天使粒子”的發(fā)現(xiàn)的確是會(huì)給整個(gè)量子計(jì)算領(lǐng)域帶來(lái)一個(gè)0到1的突破性，最最原始的一個(gè)創(chuàng)新。

網(wǎng)易科技：這種創(chuàng)新，您選擇在國(guó)內(nèi)做，還是國(guó)外也同步呢？

張首晟：因?yàn)槲以谒固垢Ｄ軌蚴盏胶芏鄡?yōu)秀的學(xué)生，而且我又做理論，所以我們很多理論的設(shè)計(jì)是在斯坦福大學(xué)、在國(guó)外做。但是就像我剛才提起，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)對(duì)科學(xué)儀器設(shè)備上面大量的投入，所以我想基本上每一個(gè)設(shè)想，把理論工作和實(shí)驗(yàn)工作作為這么一個(gè)橋梁的配合。

網(wǎng)易科技：除了量子計(jì)算之外，還有其他方向的計(jì)劃嗎？

張首晟：另外，在整個(gè)研究領(lǐng)域里面，我們最近做了一個(gè)非常新的方向，就是用人工智能來(lái)預(yù)言新的材料。拓?fù)浣^緣體材料的發(fā)現(xiàn)在整個(gè)人類文明上是史無(wú)前例的，過(guò)去的材料往往在實(shí)驗(yàn)室里面偶然發(fā)現(xiàn)，但是拓?fù)浣^緣體的材料是我們理論上預(yù)言的。材料對(duì)整個(gè)人類起著非常重大的作用，我們?nèi)祟惖拿恳粋€(gè)重大歷史時(shí)期都用一種材料來(lái)命名，比如舊石器時(shí)代、新石器時(shí)代、青銅器時(shí)代、鐵器時(shí)代，到了硅片時(shí)代。

但是過(guò)去所有的材料幾乎在一種偶然的實(shí)驗(yàn)情況下被發(fā)現(xiàn)，這樣的話，非常無(wú)效。但是最近拓?fù)浣^緣體的發(fā)現(xiàn)完全改變了這個(gè)方法論，使得我們能夠用理論來(lái)指導(dǎo)這個(gè)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)步，能夠來(lái)發(fā)現(xiàn)這些有用的材料。

一旦這個(gè)做成之后，我們不但可以預(yù)言一些有用的無(wú)機(jī)的材料，我們更可能會(huì)預(yù)言一些有機(jī)的材料，甚至小分子，可以用它來(lái)做精準(zhǔn)醫(yī)療。

網(wǎng)易科技：會(huì)考慮引入中國(guó)嗎？

張首晟：也會(huì)考慮。我是非常有這個(gè)情懷，我覺得科技合作獎(jiǎng)也是代表了我們中國(guó)走向國(guó)際化的很好的一個(gè)標(biāo)志。因?yàn)橹袊?guó)現(xiàn)在的崛起肯定是世界不可阻擋的潮流，但是往往大家也會(huì)擔(dān)心中國(guó)這個(gè)崛起的過(guò)程。但在科技領(lǐng)域里可以做緊密的合作，因?yàn)榭萍嫉暮献魇菬o(wú)國(guó)界的，而整個(gè)科學(xué)是無(wú)界的、無(wú)邊的。這樣的話，我們這樣一起造福于整個(gè)人類。

網(wǎng)易科技：除了情懷這方面，國(guó)內(nèi)的科研環(huán)境有沒有會(huì)讓您覺得更好一些呢？

張首晟：其實(shí)我在斯坦福大學(xué)絕大部分的學(xué)生都是來(lái)自中國(guó)的名校，尤其是清華大學(xué)。所以2009年來(lái)到清華大學(xué)，就是在楊振寧先生創(chuàng)辦的高等研究院做訪問(wèn)學(xué)者，做特聘教授。所以我覺得中國(guó)教育的根基其實(shí)做得非常好。我們?cè)谡麄€(gè)科研過(guò)程當(dāng)中，理論物理非常需要一個(gè)很有功底的學(xué)生來(lái)做。所以在這上面，我也是非常受益于來(lái)中國(guó)的訪問(wèn)和清華大學(xué)的交流。

網(wǎng)易科技：您感覺目前中國(guó)大家對(duì)科學(xué)的氛圍怎么樣？

張首晟：我覺得大家是越來(lái)越重視，在整個(gè)GDP上面已經(jīng)有相當(dāng)大的比重是投入于科學(xué)，在整個(gè)宣傳方面也是非常注重對(duì)科學(xué)家的宣傳。

另外還有兩點(diǎn)，一個(gè)是中國(guó)聰明優(yōu)秀的學(xué)生，一個(gè)是中國(guó)現(xiàn)在科學(xué)儀器上面大量的投入，使得我們一些設(shè)想能夠很快地經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)的論證。

今天的演講也提了這一點(diǎn)，就是要讓科學(xué)家們得到整個(gè)社會(huì)的尊重。現(xiàn)在是大家最最關(guān)注科學(xué)的時(shí)候。

所以在這個(gè)時(shí)刻，我也是感到責(zé)任是非常重大的，真是想把這個(gè)橋梁作用能夠做好。尤其中國(guó)最最需要的，就是我能夠貢獻(xiàn)的那一部分，就是現(xiàn)在需要有一個(gè)方向，就是科研在那么多可以選擇的科研課題上面，到底去選擇哪一個(gè)最能夠?yàn)檎麄€(gè)人類帶來(lái)最新的知識(shí)，能夠真正造福于人類。

網(wǎng)易科技：我們知道除了科研，您還創(chuàng)辦了丹華資本。

張首晟：對(duì)，丹華其實(shí)也是為了配合我們國(guó)家的“雙創(chuàng)”。我們國(guó)家的“雙創(chuàng)”最需要的是，要有一個(gè)“產(chǎn)學(xué)研”三者成功的一個(gè)楷模，而斯坦福大學(xué)就是一個(gè)“產(chǎn)學(xué)研”非常成功的典范。丹華的理念，首先是一個(gè)三角形，就是“產(chǎn)學(xué)研”。然后有兩個(gè)大的跨界，一個(gè)是把科學(xué)研究的前沿和投資緊密聯(lián)合在一起，一個(gè)是要建立中國(guó)和美國(guó)的橋梁。

創(chuàng)立丹華資本，跟我們國(guó)家的命運(yùn)緊密結(jié)合在一起，這個(gè)是配合我們國(guó)家“雙創(chuàng)”的機(jī)會(huì)。那么“雙創(chuàng)”的話，現(xiàn)在我們國(guó)內(nèi)商業(yè)模式的創(chuàng)新其實(shí)已經(jīng)挺多了，但是真正要做前沿科技的創(chuàng)新，并且把前沿科技的創(chuàng)新能夠早日轉(zhuǎn)換成能夠造福于人類的一種產(chǎn)品。這樣的話，我覺得需要有“產(chǎn)學(xué)研”上面的一個(gè)楷模。

而斯坦福大學(xué)在這方面做得非常成功。我當(dāng)年在斯坦福大學(xué)做教授的時(shí)候，也成功地投資過(guò)VMware這家公司，所以我也是為了響應(yīng)“雙創(chuàng)”的號(hào)召，能夠真正地配合我們國(guó)家的“雙創(chuàng)”。所以“丹華”兩個(gè)字，就是想把斯坦福和中國(guó)緊密地聯(lián)合在一起。