最年轻的国家最高科学技术奖获奖者，来自深圳南科大的他有何过人之处？

2023年度国家最高科学技术奖6月24日在京揭晓，全国人大代表、南方科技大学校长、中国科学院院士薛其坤获得中国科技界崇高荣誉。

薛其坤是凝聚态物理领域著名科学家，取得多项引领性的重要科学突破。他率领团队首次实验观测到量子反常霍尔效应，在国际上产生重大学术影响；在异质结体系中发现界面增强的高温超导电性，开启了国际高温超导领域的全新研究方向。

薛其坤（南科大供图）

就在去年10月23日，薛其坤摘得2024年度的巴克利奖（2024 Oliver E. Buckley Condensed Matter Physics Prize），这也是该奖自1953年授奖以来首次颁发给中国国籍物理学家。巴克利奖被公认为是国际凝聚态物理领域的最高奖，旨在表彰在凝聚态物理领域作出卓越贡献的科学家。薛其坤和美国哈佛大学教授Ashvin Vishwanath共同凭借“对具有拓扑能带结构的材料的集体电子性质的开创性理论和实验研究”获此殊荣。

美国物理学会（American Physical Society）官网截图

沂蒙小船驶入世界的大海

笑脸盈盈，热情谦逊，质朴的山东口音……这是薛其坤给人的第一印象。这位出生在山东临沂的山村少年自称“沂蒙山下的孩子”，当科学家的种子早早在他心里种下。

薛其坤（中）与高中同学合影（图源：央视新闻）

梦想的起步很顺利，薛其坤以高考物理近乎满分的成绩被山东大学光学系激光专业录取。但考研的挫折让他“始料未及”。第一次考研，高等数学39分，薛其坤不甘心，再考，再失败，再考……到1987年，他总算通过了考试，进入中国科学院物理研究所学习。他总结自己的考研经验：“不能耍小聪明”。

薛其坤介绍说，虽然经历两次考研失败的挫折，以及攻读研究生并不是特别顺利，但这都没有影响到自己坚持快乐学习、工作和生活的态度。“实际上我们这个团队从来没有说感到非常郁闷的时候，我们这20多年来始终如一都在快乐地、积极地、努力地在每一个可能的方向上穷尽我们自己的努力，实现一个个在我们能力范围之内尽可能实现的科研突破”。

开展科学研究，快乐和勤奋并不矛盾。薛其坤经常从早上7点开始就在实验室埋首工作，到晚上11点才离开。“绝大部分人要想工作更顺利一点、事业更成功一点，我觉得勤奋是非常重要的。”

他说，在日本、美国留学和工作8年期间，自己接触到世界上最先进的实验技术和国际开放的环境，为了把最先进的实验技术学到手，逐渐养成每天“7-11”的勤奋工作习惯，以及开展实验科学研究的严谨态度。“一个人要有所成就，第一是天赋，第二是努力，有1分天赋，需要99分努力，可以说如果能做一点成绩的话，我觉得我是非常快乐的、极其努力的”。

薛其坤（左一）在日本求学期间与导师樱井利夫（左二）合影（图源：央视新闻）

薛其坤表示，海外8年求学和工作的亲身经历，触发了他多为国家做点事情的强大信念和动力。一是作为中国人，要为家园美好、祖国进步作贡献，作为中国科学家，要有为国家高水平科技自立自强努力贡献的担当和责任；二是对科学研究的浓厚兴趣，特别是探索未知、发现全新科学规律和实现科学突破，这是一种发自科学家内心的好奇心。

“我要对得起国家和百姓的支持”

出国深造是为了什么？薛其坤从未忘记。1999年，不到36岁的薛其坤已颇有名气。他通过中国科学院“百人计划”回国，正式加入物理所工作。2005年起，他担任清华大学物理系教授。他瞄准的一个“0到1的突破”就是“量子反常霍尔效应”。如何解释这个最前沿也很难懂的科学概念？薛其坤有自己的办法。

薛其坤：在材料中，电子从一个地方到另一个地方，是不知道走哪条路的，它没有感情。量子反常霍尔效应就是不同于量子霍尔效应，不需要外加磁场这个条件下，电子仍然能像高速公路的汽车一样高度有序、一往直前运动的这么一个规律。

自1988年起，不断有理论物理学家提出各种方案，但在实验上都没有取得任何实质性进展。全世界顶尖的研究组都想攻克这个难题，薛其坤团队也是其中之一。

薛其坤在清华大学的实验室（图源：央视新闻）

一进入位于清华大学的实验室，薛其坤的双眼闪闪发光。眼前，不亚于日本的实验条件让他止不住内心的激动。能在自己的国家，挑战最难也是自己最向往的科学问题，何等幸福？他“7-11”的作息规律延续至今，只要泡在实验室，他不敢浪费任何一点时间。作为薛其坤的学生，清华大学物理系副教授冯硝回忆，薛老师有次“突击”实验室，发现有学生没有盯着数据采集，而是在上网闲逛，深感痛心。

冯硝：薛老师给我们打过比方，实验室里面无论是扫描隧道显微镜，还是一些输运测量设备，都需要一个极低温的环境，这个环境是需要用液氮和液氦来维持的，液氮的价格可能还便宜一点，几块钱一升，但是液氦就很贵，几百块钱一升，消耗的资源是非常大的，你要再不珍惜这样的实验条件，他会非常痛心。

在薛其坤眼里，这个世界一流的实验室里每台昂贵的仪器都是来自国家的支持，也是老百姓的支持。他要对得起这份支持。

“我们确实把实验室的仪器用到了我们这个团队能力的极限，一定要非常努力地工作，不分昼夜地工作，争取不枉花国家一分钱，对得起国家对我们这个实验室的支持。”薛其坤说道。

4年时间里，团队前后制备了1000多个样品，经历了无数次的失败。但薛其坤并不认为这叫失败。

薛其坤：真正的迷宫可能有99条，只有一条是通的话，你必须要把不通的路给它探索到，这也算是科学上的一种贡献，这样的失败实际上是一次成功。

科学攻关获国际认可

量子反常霍尔效应是凝聚态物理中的一个重要量子效应。长期以来，使其“现身”并实现实验观测的难度极大，是无数研究者奋力追寻而不得的科学目标。

2009年起，薛其坤联合来自清华大学物理系、中国科学院物理研究所、美国斯坦福大学等多个研究组，从拓扑绝缘体研究方向尝试攀登这座科学高峰。2012年底，在克服一道道难关后，薛其坤和团队首次在实验中成功独立观测到量子反常霍尔效应。这一成绩被视为全球基础研究领域的重要科学发现，是世界物理学界最为重要的实验进展之一，为后续国际凝聚态物理研究引领了新的方向。2013年5月，该成果在美国《科学》杂志发表。审稿人予以高度评价，称之为“凝聚态物理界一项里程碑式的工作”。

量子反常霍尔效应的实验发现的最终测量样品和数据（南科大供图）

据了解，在应用领域，量子反常霍尔效应及其无耗散边缘态，将可能在未来被用于发展新一代的低能耗电子学器件，解决一系列瓶颈问题。

近日，薛其坤在清华大学接受记者采访时表示，在推动量子科技和量子信息技术发展、引领量子信息革命等方面，中国将会成为世界的重要力量。“所以，（我）对我们国家未来量子科技的发展充满信心”。

带领团队挑战更多难题

过去十年，薛其坤和研究团队对拓扑量子物理的探索从未停止。他们不断尝试提高观测温度、积极寻找新材料并取得了重要进展。据悉，未来，团队将推动实验成果进入应用领域作为目标，力求助力国家信息技术革新。

在南科大的界面物理实验室，薛其坤正在解答学生提出的研究难题。采访中，薛其坤向记者透露，接下来的研究计划有两个方向，其一是继续将拓扑绝缘体及量子反常霍尔效应研究推向一个新的高度。“推动量子反常霍尔效应的观察从极低温度向更高温度迈进，在液氮温区实现量子反常霍尔效应。”薛其坤说，“在基于量子反常霍尔效应和拓扑绝缘体的研究中，我们会看到包括拓扑超导等一系列新奇的物理现象。基于此，我们能在室温的环境、室温的条件下，制造出新电子器件，从而将这一重大科学发现应用于实际。”

薛其坤指导学生做实验（图源：央视新闻）

团队另一个研究方向是对高温超导机理的研究。

几十年来，超导和高温超导领域受到数代物理学家的持续关注。2012年，薛其坤带领清华大学物理系研究团队发现了单层铁硒与钛酸锶衬底结合而衍生出的界面高温超导。这一发现挑战了主流共识。

“未来，我们计划做的是，对高温超导机理的研究，从而更新凝聚态物理基础理论，寻找新的高温超导材料。为此，我们在南科大搭建了新平台，组建了新团队，成员也正在进行方案设计、仪器打造、平台建设等方面的攻关。我们希望发挥清华大学和南科大两所学校团队攻坚的力量，争取早日做出重要的成果。届时，不仅能产生世界级的科学技术，还能对经济发展起到极大推动作用。”薛其坤说。

薛其坤说，量子信息和高温超导这两个领域的基础与应用研究，中国已在国际上占有重要一席之地。谈及量子科技未来发展，他指出，以量子计算为核心代表的量子信息科学，将有可能爆发一次革命，“这次革命不一定比现在我们正在发生的这种信息革命的意义小，而且难度更大”。可以说，量子信息、量子科技又给包括中国科学家在内的全世界科学家，提供了一个新的具有划时代意义的研究领域。

鼓励青年追求科学探究奥秘

近年来，薛其坤已获国家自然科学一等奖1项，获国家自然科学二等奖2项，获第三世界科学院物理奖、陈嘉庚科学奖、求是杰出科学家奖、何梁何利科学与技术成就奖、未来科学大奖－物质科学奖、（首届）全国创新争先奖章、菲列兹·伦敦纪念奖等奖励。

面对众多含金量极高的荣誉，薛其坤平淡地表示：“这些成果的取得，得益于改革开放以来国家科技实力的持续壮大和基础科学研究的长期深厚积累。因此，这些荣誉属于团队当中的每一位研究者，更属于国家。”薛其坤坚信，我国会有越来越多引领国际发展的科学发现和成果涌现。他表示，自己将带领南方科技大学、清华大学团队继续在拓扑量子物理、高温超导领域深入开拓，挑战世界性科学难题，推动中国基础科学研究朝世界前沿不断迈进。