摘要：在量子科学这片神秘而浩瀚的星河中，有这样一位闪耀的科技工作者，他就是2025年度中国青年五四奖章获得者，中国青年科技工作者协会会员，南京大学物理学院教授、博士生导师杜灵杰。

编辑 | 赵汉琪

在量子科学这片神秘而浩瀚的星河中，有这样一位闪耀的科技工作者，他就是2025年度中国青年五四奖章获得者，中国青年科技工作者协会会员，南京大学物理学院教授、博士生导师杜灵杰。

杜灵杰

2022年5月18日，习近平总书记回信勉励南京大学留学归国青年学者：“在坚持立德树人、推动科技自立自强上再创佳绩。”杜灵杰正是给习近平总书记写信的青年学者之一。他认真践行习近平总书记重要回信精神和党的二十届三中全会关于教育、科技、人才部署要求，与学生日夜奋战在暗光实验室第一线，在量子前沿基础研究领域取得国际重大突破——全球首次观察到引力子模，这一重大成果入选2024年度“中国科学十大进展”和“中国十大科技进展新闻”。

杜灵杰以卓越的科研成就、无畏的探索精神和对科学事业的赤诚热爱，在量子物理领域书写着属于自己的传奇，为我国的科研事业注入了磅礴的青春力量。

逐梦量子，勇闯基础研究“无人区”

杜灵杰1986年出生于江苏镇江一个普通家庭。“我的父母都是工人，文化水平不高，并没有给我什么特别的教育。小时候我很渴望知识，但也没有太多的书籍可以阅读。”他说，那时候自己最喜欢干的事就是躺在床上神游太空，陷入对宇宙是怎么产生的、什么是时间、什么是空间等种种问题的思考中。“我喜欢发呆和思考，这个习惯至今保持。”

杜灵杰（右）与团队人员在探讨实验

初中阶段，杜灵杰的学习并不顺利，成绩在全班排名倒数。他回忆说，那时的自己缺乏目标和动力，每天浑浑噩噩。突然有一天，他想改变这种状态，成为优秀的人。他开始觉醒，主动学习，每天熬夜奋斗到凌晨一两点，早上六七点起床继续学习。有了内在动力，他不觉得这样学习有多辛苦，反而有一种不服输、迎难而上的劲头。他的努力没有白费，最终考上了镇江市重点高中的强化班。

在高中，杜灵杰发现自己对数学和物理特别感兴趣，知识点很容易理解，还能满足他对世界的探索欲望。只要自己愿意投入时间和精力，就能在这两个科目上取得好成绩。他享受学习的过程，成绩也稳步提升，到高三的时候，成绩已经名列前茅。

2004年，杜灵杰被保送到南京大学基础学科理科强化班学习。进入大学后，他发现相比进社会找工作，自己更喜欢、也更适合做科学研究。经过深思熟虑，他逐渐明确了自己未来的职业方向。“实验科学是物理学的基础，也是我真正感兴趣的方向。”他说。

本科毕业后，杜灵杰被保送到南京大学物理学院攻读硕士学位，并选择了当时比较冷门的量子物理学作为研究方向。彼时，量子物理学对于整个社会而言是十分陌生的概念，甚至被贴上了“没什么用”的标签。但是杜灵杰却不这么认为，他说：“量子物理学最终也许可以解释世界的存在，而且随着我们对量子物理学的探究，它们已经深度参与到科研甚至日常生活中。我喜欢沉浸在纯粹的量子物理世界中自在探索，想要观察它将给这个世界带来什么改变。”

时至今日，杜灵杰仍然能够清晰回忆起自己完成第一个量子科研项目的激动心情。2010年1月中旬的一天，凌晨3点仍在阅读文献的杜灵杰，受到启发想到：爱因斯坦曾提出的AB系数理论是产生激光的理论基础，而在量子环境中，该理论可能会有不同的结果。

基于此，杜灵杰用一周的时间完成了理论研究，建立了量子噪音环境下的Landau-Zener-Stückelberg（LZS）干涉理论，发现利用LZS干涉，即使是两能级，也能通过量子噪音产生粒子数反转。此后，这一理论研究结果发表在物理学国际著名期刊上。这一研究成果证明了AB系数理论不适用于量子噪音环境，为基于两能级人工系统的新型激光研究奠定了理论基础。

2011年，杜灵杰拿到美国莱斯大学的全额奖学金，出国攻读物理学博士学位，基于半导体系统从事电子输运的实验研究。之后，他又进入哥伦比亚大学从事博士后研究工作，并开始尝试全新的方向——开展分数量子霍尔效应中光学实验的研究工作，他再次在量子世界中进行新的求索。

在国外的几年里，杜灵杰多次以第一作者、通讯作者身份在知名国际学术期刊上发表高水平论文，在激子绝缘体、半导体人工晶格等领域取得了开创性的成果。这段学习经历开阔了他的视野，也让他更加坚定了在量子物理领域深耕的决心。

从0到1，我国跃居世界最前沿

2019年，杜灵杰在分数量子霍尔效应中观察到了一种新的集体激发，这一成果被理论物理学家们认为可能是分数量子霍尔引力子存在的证据。分数量子霍尔引力子在实验上表现为自旋2的低能模式集体激发，所以也被称为引力子模或引力子激发，可以理解为两维空间中的有质量引力子，其行为规律与四维时空中的无质量引力子有很多相似之处，而且都极难观察。

杜灵杰（右）与团队人员分析实验数据

它们像是倒映在量子世界一汪大海中的那轮明月，杜灵杰则要成为将这个量子世界中的“水中月”具象化的人。此后，寻找分数量子霍尔引力子成为他的科研“小目标”。

杜灵杰始终心系祖国，虽然国外在实验科学方面有更先进的设备和技术，但也存在一些问题，比如考核体制注重短期成果，可是基础研究往往需要长期的投入和耐心。他坦陈：“我从来没想到在国外待一辈子，从规划出国的那天起，我就知道我是要回来的，出国学习就是为了有朝一日可以报效祖国。”

2019年，杜灵杰带着满腔的热情和坚定的信念，回到了母校南京大学，并迅速组建起自己的科研团队，从零开始搭建暗光实验室。走进实验室，这里安静得只能听到机器的轻微轰鸣声，这是全世界唯一一台能够测量引力子模的光谱设备，搭建就花了整整三年时间。他介绍：“在这里，我们自主研发出具有世界领先水平的极端条件非弹性光散射平台，填补了相关测量设备的国际空白。这里最低温度约20mk，比宇宙的最低温度高0.02摄氏度。”

然而，量子世界的探索仍旧举步维艰。开始实验的前四个月，杜灵杰团队一无所获。每当此时，他都会安慰团队成员“耐心点、沉下心”。历经重重困难后，在海量数据中，他终于发现了引力子激发的微弱信号。大家十分兴奋，他们迅速将观测结果形成论文并向世界知名学术研究杂志《自然》投稿，没想到却被回复“证据不足”。

接连的打击没有让杜灵杰丧失信心，他心想，一定要搞清楚实验到底观察到了什么。每当有人问他，如果这次实验最后没有达到预期目标，你多年来的努力是“一场空”怎么办？他都笑着说：“不会的，科学是面向未知的探索，而我们已经观察到了新的实验现象，其背后一定有着新的物理现象。而揭示新的物理现象从来都是重要的事情，物理学不会辜负我们的付出。”

就是带着这样的信念，杜灵杰团队不断“试错”，每一步都更接近成功。2024年1月，杜灵杰终于搜集到了足够的证据，充分证明了分数量子霍尔引力子的观测结果，并将观测结果发表在3月的《自然》杂志上，这是世界上首次观察到引力子在凝聚态物质中对应的准粒子。

从激光到晶体管，量子物理的每一次创新突破势必能推动国家科技的进步，改变人类生活的方式。作为科研工作者，杜灵杰带领团队开辟了探索引力子物理的新途径，借助“小”实验设备也能“一窥”原本需要大型装置的研究。

引力子模的实验发现标志着自20世纪30年代引力子概念被提出以来，世界范围内首次发现类引力子，为证实引力子的存在向前迈出重要一步。该成果将推动人类更加深入地理解物质的微观结构和实现拓扑量子计算，为推动新型电子器件发展、提升信息处理速度、加快人工智能发展开辟新路径。

这项工作从实验技术和基础物理创新角度实现了从0到1的突破，意味着我国在这一基础研究领域跃居世界最前沿。成功的背后是杜灵杰多年来的夙兴夜寐、向光而行。“基础研究主要是面向未知的，量子科技是物理乃至整个科学领域的基础研究前沿和科技革命策源地。”杜灵杰感慨道，“国家和南大给了我们很大的自由空间，我们可以花几年时间搭建仪器设备，可以沉下心来从事基础研究。这些年来，我真的能感觉到国家对基础研究投入的重视”。

如今，在实验室里，机器仍在24小时运转，杜灵杰和他的团队正向一种新的量子物态发起挑战。

立德树人，攀登科技自立自强高峰

在南京大学物理学院，杜灵杰的课堂总是座无虚席。在课堂上，他用生动形象的语言和丰富的案例，将复杂的量子物理知识讲解得深入浅出。他善于运用比喻和类比的方法，将抽象的量子概念与日常生活中的现象联系起来，让学生们更容易理解。

杜灵杰（中）与团队人员开会探讨实验方向

杜灵杰注重培养学生的科学思维和创新能力。在课堂上，他经常提出一些开放性的问题，引导学生们进行思考和讨论。他鼓励学生们大胆质疑，勇于提出自己的观点和想法。

除了课堂教学，杜灵杰还非常重视学生的实践能力培养。他鼓励学生积极参与科研项目，为学生提供广阔的科研平台和资源。在实验室里，他经常亲自指导学生进行实验操作，传授实验技巧和经验。

南京大学物理学院博士研究生王一帆说：“我跟随杜老师做科研有三年了。我还记得自己第一次搭光路之后一直测不出来信号，当时排除了很多原因依旧无法解决问题。那段时间，我很灰心丧气。组会上，我寻求了杜老师的帮助，他怀疑可能是样品摆放有问题，按照他的思路改进之后成功测出了信号。还有一次信号突然消失，也是在他的指导下一步步排除各种因素，最后发现是低级错误导致的。像这种事情还有很多。杜老师是一个对科研和实验很有热情的人，无论再忙都会关心我们的实验进展，提出行之有效的建议。这几年的科研经历给我的最大的收获是，遇到困难不要轻易放弃，要注重细节，实验过程中每一个微小的环节都可能出错，要有怀疑一切的精神。”

杜灵杰很注重培养学生的团队协作精神。在科研项目中，他将学生分成小组，让他们共同完成一个实验任务。在小组合作过程中，学生们需要相互协作、相互支持，共同解决遇到的问题。通过这种方式，学生们不仅提高了自己的科研能力，还学会了如何与他人合作，培养了团队协作精神。

在杜灵杰的悉心指导下，许多学生在科研领域取得了优异的成绩。有的学生在国际学术期刊上发表了高水平的科研论文，有的学生在学术竞赛中获奖。每当看到学生们取得进步和成绩时，杜灵杰都感到无比的喜悦和自豪。

杜灵杰就像一位辛勤的园丁，精心培育着每一棵幼苗，期待他们茁壮成长，成为国家科研事业的栋梁之材。他希望通过自己的努力，为我国培养更多优秀的量子物理领域的科研人才，为我国的科研事业注入源源不断的新生力量。

在南京大学唐仲英楼里，悬挂着杜灵杰团队的工作照——青年学者们围在实验装置前热烈讨论，实验室白板写满密密麻麻的公式，窗外晨曦初露。这或许就是中国科技自立自强的生动写照——在基础研究的“无人区”，总有一群人甘坐冷板凳；在科技强国的征程上，总有一盏灯为真理而亮。

正如杜灵杰在获得中国青年五四奖章的感言中提到的：“量子世界的探索永无止境，而中国科学家的脚步永远向前。我们不仅要填补教科书上的空白，更要在人类认知的边界刻下中国印记。”这或许就是新时代科技工作者的精神图谱：既有仰望星空的浪漫，更有脚踏实地的坚守；既能突破认知的极限，更不忘科技报国的初心。

来源：中华儿女人物观察