薛其坤|薛其坤获颁北京科学技术最高奖，首次实验实现量子反常霍尔效应
新京报快讯（采访人员 张璐）2019年度北京市科学技术奖励大会今天（9月10日）举行 。 北京量子信息科学研究院院长、清华大学副校长薛其坤与计算机领域专家、龙芯中科技术有限公司董事长胡伟武荣获北京市突出贡献中关村奖 ， 摘得北京科学技术最高奖桂冠 。 按照最新调整的北京市科学技术奖奖金标准 ， 突出贡献中关村奖奖金为每人300万元 。
今年63岁的薛其坤是中国科学院院士、著名实验物理学家 。 他带领团队首次从实验上观测到量子反常霍尔效应 ， 这是我国物理学家在过去40多年发现的最重要的全新物理效应 。
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实验上实现量子反常霍尔效应曾难住科学家
从20世纪80年代初开始 ， 一系列量子霍尔效应的发现 ， 不但开启了拓扑量子物态这一新研究领域 ， 还为发展未来的低能耗电子器件指明了新的方向 。 整数和分数量子霍尔效应的发现分别获得1985年和1998年度的诺贝尔物理学奖 。
然而量子霍尔效应的产生需要非常强的外加磁场 ， 这对其研究和应用都带来了极大困难 。 1988年 ， 美国的霍尔丹教授（2016年诺贝尔物理学奖获得者）在理论上提出有可能存在不需外加磁场的量子霍尔效应 ， 然而它只是一个“玩具模型” ， 离实际材料体系很远 ， 二十多年来没有任何实质性的实验进展 。 在真实材料中实验发现量子反常霍尔效应 ， 一直是凝聚态物理学的重大科学目标之一 。
2005年后发现拓扑绝缘体 ， 理论预言在拓扑绝缘体薄膜中引入铁磁性 ， 有可能获得量子反常霍尔效应 。 然而 ， 这在实验上却极难实现 。 美国、德国、日本等国家的多个世界顶级研究组都未能取得成功 。
“从中国实验室里发表的诺贝尔奖级的物理学论文”
从2008年起 ， 薛其坤领导的研究团队结合分子束外延生长、低温强磁场扫描隧道显微镜、角分辨光电子能谱技术开展了对拓扑绝缘体的研究 。 2009年起 ， 薛其坤团队与清华大学、中科院物理所、斯坦福大学的合作者 ， 开始对量子反常霍尔效应的实验实现进行攻关 。 最终在2012年底 ， 50岁的薛其坤带领团队在世界上首次实验观测到了量子反常霍尔效应 。 这一重大发现 ， 让薛其坤声名鹊起 。
在解释这个深奥的问题时 ， 薛其坤举了一个生动的例子：“1980年 ， 德国科学家发现的量子霍尔效应 ， 在强磁场的驱动下 ， 电子像高速公路的汽车一样 ， 分道行驶 ， 可以大大降低电子器件的能耗 。 我国发现的量子反常霍尔效应 ， 在不加磁场的条件下 ， 就可以实现电子的‘高速公路’、电子的有序运动 ， 为发展低能耗电子器件、拓扑量子计算等未来的信息技术奠定了基础 。 ”
课题组于2013年将项目成果发表于美国《科学》（Science）杂志 ， 得到了著名物理学家、诺贝尔奖得主杨振宁的高度评价——“这是第一次从中国实验室里发表的诺贝尔奖级的物理学论文” 。 2019年1月 ， “量子反常霍尔效应的实验发现”项目 ， 获得2018年度国家自然科学奖一等奖 。
带领科技人员推进量子院各项工作
2017年 ， 为加快建设具有全球影响力的科技创新中心 ， 北京市发起成立北京量子信息科学研究院 ， 薛其坤任院长 。 “如果说量子反常霍尔效应是重大科技创新的突破 ， 量子院的成立则是重大自主创新的探索 。 ”薛其坤说 ， 他和全院科技人员正在全力推进各项工作 ， 目标就是要将量子院建设成为中国量子信息技术的核心基地 。
值得一提的是 ， 今年 ， 薛其坤还获得了2020年度菲列兹·伦敦奖 ， 这是国际公认的低温物理领域最高奖 。
“我内心始终有一种信念 ， 中国的科学家要不负使命 ， 穷其一生为国家谋发展、为人民谋幸福、为民族谋复兴 。 ”在今天获颁北京市突出贡献中关村奖后 ， 薛其坤发言称 ， 他会把获得突出贡献中关村奖这一崇高荣誉作为全新起点 ， 不负使命、砥砺前行 。
新京报采访人员 张璐
【薛其坤|薛其坤获颁北京科学技术最高奖，首次实验实现量子反常霍尔效应】编辑 刘梦婕 校对 李世辉
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