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来源: 之江实验室  作者: 盛汪淼芷 陈航  发布日期:2019-11-12

之江青年 | 丁铭:追求精度极限 情怀滋养初心

从北京到杭州,一千多公里,对于丁铭来说,跨越的不是距离,而是梦想。

2015年,29周岁的丁铭成为北京航空航天大学最年轻的教授。2019年,丁铭与北京航天航空大学40余人的团队一起来到之江实验室,开启量子精密测量装置项目的研究,同时也开始了她北京杭州两地飞的“双城生活”。

“量子信息科学领域的研究,目前主要有三个方向:量子精密测量、量子计算和量子通信。我的研究属于量子精密测量的范畴。”自2014年以来,丁铭一直从事基于原子自旋的超高灵敏磁场测量、原子磁强计技术等方向的科学研究。

2018年底,丁铭所在的北航团队研制的SERF超高灵敏极弱磁测量装置,其灵敏度超过了当时世界公开报道的最高指标。“我们想进一步提升指标,继续做该领域的‘领跑者’。”丁铭说。

数字越小,意味着测量灵敏度越高,也意味着研究难度越来越大。“科学家从事最前沿研究,必须拥有世界最高精度的超级平台,也就是我们所说的大科学装置。”丁铭说。“我到之江实验室开展研究的一项重要任务就是带领团队参与量子精密测量科学装置的研制。”

据了解,之江实验室启动建设的量子精密测量科学装置可实现对超高灵敏极弱磁、超高灵敏惯性、心脑磁、极弱力与加速度等极限物理量的测量,可为前沿基础科学研究提供支撑。

数字极限 终将造福人类

对于科学来说,追求数字极限的最终目的,是服务人类。丁铭的目标同样如此。“我们追求极弱磁测量的超高灵敏度,不仅是希望推动前沿物理学方面的探索性研究,而且希望该项技术能够在深空深地磁探测、弱磁计量以及心脑磁探测技术等领域应用落地。”丁铭说道。

以心脑磁研究为例,目前人类的脑部疾病,虽然已经有核磁共振技术,但核磁共振主要解决的是结构性成像。像癫痫、抑郁症之类的疾病,在脑部结构上很难成像,需要功能性成像技术。丁铭解释道:“现在也有功能性核磁的仪器,但是我们的技术能探测比核磁小三个量级的磁场,可以精准地实现大脑功能性成像。通过脑磁诊断,医生就能在手术时对病灶进行精准判断。”

这样的脑磁测量,主要基于一个头戴式传感器。这也是北航团队目前在之江实验室开展的研究项目之一。丁铭说:“这个项目要解决的是集成工程化的问题,也就是研究怎么把传感器做得更小、更灵敏。通过小型化,增加头戴式传感器的排布数量,从而提升探测的空间分辨率。”丁铭进一步解释说,“我们把传感器做得更小,医生就能将手术范围控制得更精确。对于病人来说,意味着手术创伤小、安全性高。”

选择之江 缘于情怀与担当

回国前,丁铭在英国南安普顿大学获得博士学位,并在该校的光电子研究中心开展博士后研究工作。南安普顿大学是英国百年名校,丁铭就读的光电子专业更是全球知名。毕业后,丁铭有很多机会留在国外,但她都拒绝了。“其实就是之江实验室一直提倡的家国情怀、使命担当吧。我从来没有想过要留在国外。现在国内做科研,机遇、条件各方面都很好。在国家鼓励创新的大环境下,之江实验室为我们提供了一个非常好的平台,我也希望能在这儿真正做出一些对国家有用的事。”

每周两千多公里的往返飞行,北京杭州两地的“双城生活”,丁铭似乎已经习惯了。之江实验室的项目启动,对于丁铭来说,科研的工作量陡然倍增。“这些压力我不是没想过,但还是决定要来。”丁铭说,最为吸引她的是之江实验室的创新科研体制机制。“项目启动阶段,我们需要购置大量的设备设施,为了保障项目的顺利推进,之江实验室在流程上做了非常人性化的设计,我们非常感慨之江实验室科研配套支持的高效。这对于科研人员来说,就是大大解放了我们的生产力。”

两个多月的时间,量子精密测量过渡实验室已在中国(杭州)人工智能小镇建造完成,未来在之江实验室南湖新园区,2万平方米的量子精密测量实验室正在建设中。丁铭说,“开放创新是之江实验室的一个特色,我们希望这个大科学装置的建成,能为全世界的科学家所用,共攀量子精密测量的科学高峰。”

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