양자역학적 이방성 홀 효과 양자화된 상태에서 관찰
전문가 해설
중국과학원 원사 쉐치쿤 팀은 10여 년 전 양자 이상 홀 효과의 초기 징후를 성공적으로 관측했으며, 이는 133년 전 이상 홀 효과가 발견된 이후 처음으로 양자화 관찰을 실현한 것입니다. 기초 연구는 과학기술 혁신의 핵심 원천이며, 최근 몇 년간 중국 연구자들은 이 분야에서 여러 중대한 돌파구를 마련했습니다. 2025년 1월 20일, 전초전도 토카막 핵융합 실험 장치(EAST)가 억 섭씨 1066초의 정상 상태 긴 펄스 고제한 모드 플라즈마 작동을 성공적으로 실현하여 새로운 세계 기록을 세웠습니다. 이 성과는 인류가 실험 장치에서 미래의 핵융합로에 필요한 조건을 처음으로 시뮬레이션했음을 나타내며, 에너지 문제를 해결하기 위한 가능한 궁극적인 방안을 제공합니다.
당의 제18차 전국대표대회 이후, 국가는 기초 연구 작업을 매우 중시하며, 과학기술 혁신을 지원하기 위한 일련의 정책 문서를 발표했습니다. 2024년 중국의 기초 연구 경비는 2,497억 위안에 달하며, 2020년에 비해 70% 이상 증가했습니다. 연구원들은 '인공 태양' 계획, 심해 탐사, '중국 천안' 등 여러 분야에서 뚜렷한 진전을 이루었으며, 중국 과학기술자들의 집념과 인내심을 보여주었습니다.
당의 제18차 전국대표대회 이후, 국가는 기초 연구 작업을 매우 중시하며, 과학기술 혁신을 지원하기 위한 일련의 정책 문서를 발표했습니다. 2024년 중국의 기초 연구 경비는 2,497억 위안에 달하며, 2020년에 비해 70% 이상 증가했습니다. 연구원들은 '인공 태양' 계획, 심해 탐사, '중국 천안' 등 여러 분야에서 뚜렷한 진전을 이루었으며, 중국 과학기술자들의 집념과 인내심을 보여주었습니다.
💡 양자역학적 이방성 홀 효과는 전기 자석처럼 작동하지만, 양자화된 상태에서 관찰되는 특이한 현상으로, 이를 처음으로 실험적으로 확인한 것은 중국 과학기술의 획기적인 진전을 의미합니다.
科技日报记者 付毅飞
中国科学院院士薛其坤的手机里,至今保存着一条十多年前深夜收到的短信。团队成员常翠祖写道:“看到了量子反常霍尔效应初步迹象。”这是继发现反常霍尔效应133年后,首次实现其量子化观察。回想攻关之初,薛其坤坦言:“我们有思想准备,也许努力之后发现量子反常霍尔效应并不存在。”
基础研究是科技创新的源头活水。“从0到1”的突破,从来不是靠灵光一现,而是建立在长期、枯燥的实验和试错之上,背后是科研人员潜心坚守与鏖战攻坚。
习近平总书记深切勉励,“要矢志不移自主创新,坚定创新信心”“瞄准世界科技前沿,在加强基础研究、提高原始创新能力上持续用力”。党的十八大以来,广大科技工作者牢记嘱托,勇闯“无人区”、甘坐“冷板凳”,攻坚克难、久久为功,在基础研究领域攻克多项世界难题。
曾经,量子反常霍尔效应如同传说中的“魔咒”,在真实材料中发现它,一直是凝聚态物理学的重大科学目标。但要实现反常霍尔效应的量子化,对材料性质有多项极为苛刻的要求,任何一项在实验中都很难满足。巨大的不确定性,让这项研究被形容为“没有赛道的竞技场”。
薛其坤带领团队向“魔咒”发起挑战。基于对拓扑绝缘体的研究,他们共制备了上千个样品,所需条件似乎完备,离最终成功却总是很远。一次次失败,一次次重来。他们对样品中可能存在的问题逐一进行排除,终获成功,被称为“凝聚态物理界一项里程碑式的工作”。
全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)的攻关之路,同样艰辛。主持EAST设计的中国科学院合肥物质科学研究院副院长宋云涛这样形容:“挫折是科研道路上最常遇见的伙伴,但每一次失败,都是向成功迈进的一步,因为这使我们的认知得以深化。”
2025年1月20日,新的世界纪录诞生——EAST成功实现上亿摄氏度1066秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行。这项凝结了几代科学家40多年努力的纪录,意味着人类首次在实验装置上模拟出未来聚变堆运行所需的条件。
在地球上复现太阳内部的核聚变反应,被公认为是解决人类未来能源问题的终极方案。“亿度千秒”,是核聚变发电的门槛。但要“驯服”一团温度数倍于太阳核心的等离子体,让它稳定运行,难度不言而喻。
EAST由20多个系统、上百万个零件组成,每次实验,需要数百位不同专业的科研人员像精密仪器般协同工作。数年间,科研团队“点火”上万次,在不断失败受挫中总结改进,从千万摄氏度到上亿摄氏度,从几秒到上千秒,一步步带来“人造太阳”的光芒。国际热核聚变实验堆计划组织总干事彼得罗·巴拉巴斯基评价:“中国在‘人造太阳’计划中发挥了至关重要的作用。”
在“地球第四极”马里亚纳海沟,“奋斗者”号总设计师叶聪,带领团队历时十余年攻坚,书写中国载人深潜事业从跟跑到领跑的传奇;在贵州群山之中,世界最大单口径射电望远镜“中国天眼”(FAST)静静凝望星空,它的诞生离不开“天眼之父”南仁东24年的执着奔走与设计攻关;在广阔田野,中国科学院院士、水稻种质资源专家钱前数十年如一日,带领团队扎根田间与实验室,从数千份野生稻和栽培稻中挖掘关键基因,破解水稻高产、优质、抗逆的遗传密码。
“板凳甘坐十年冷”!中国科技工作者以执着科研的耐力、百折不回的毅力、科学报国的定力,在基础研究的“无人区”默默拓荒。他们的奋斗轨迹,始终与国家战略同频共振。
党的十八大以来,国家把基础研究摆在创新驱动发展的核心位置,先后出台《国家创新驱动发展战略纲要》《国务院关于全面加强基础科学研究的若干意见》《加强“从0到1”基础研究工作方案》等一系列政策文件。“十四五”期间,我国基础研究经费持续增加,2024年达2497亿元,较2020年增长超70%。
正是国家提供的广阔舞台、长期稳定的支持保障以及对科学家精神的弘扬,让“从0到1”的远征有了最坚实的依靠。
“在中华民族伟大复兴的征程上,一代又一代科学家心系祖国和人民,不畏艰难,无私奉献,为科学技术进步、人民生活改善、中华民族发展作出了重大贡献。新时代更需要继承发扬以国家民族命运为己任的爱国主义精神,更需要继续发扬以爱国主义为底色的科学家精神。”习近平总书记语重心长,既是对科学家精神历史价值的肯定,也是对新时代科技工作者的殷殷嘱托。
作为2023年度国家最高科学技术奖获得者,薛其坤说:“国家的强大,对一个科学家的事业来讲非常重要。党和国家给我们创造了这么好的环境,让我感觉当中国科学家是最幸福的。成果的产生,应该是对国家、人民长期强力支持我们的回报。”这段话,也是我国科学家共同的心声。
与祖国发展同向同行、与人民幸福同频共振,正是奏响在广大科研工作者心中的号角,激励他们奋斗不息。
中国科学院院士薛其坤的手机里,至今保存着一条十多年前深夜收到的短信。团队成员常翠祖写道:“看到了量子反常霍尔效应初步迹象。”这是继发现反常霍尔效应133年后,首次实现其量子化观察。回想攻关之初,薛其坤坦言:“我们有思想准备,也许努力之后发现量子反常霍尔效应并不存在。”
基础研究是科技创新的源头活水。“从0到1”的突破,从来不是靠灵光一现,而是建立在长期、枯燥的实验和试错之上,背后是科研人员潜心坚守与鏖战攻坚。
习近平总书记深切勉励,“要矢志不移自主创新,坚定创新信心”“瞄准世界科技前沿,在加强基础研究、提高原始创新能力上持续用力”。党的十八大以来,广大科技工作者牢记嘱托,勇闯“无人区”、甘坐“冷板凳”,攻坚克难、久久为功,在基础研究领域攻克多项世界难题。
曾经,量子反常霍尔效应如同传说中的“魔咒”,在真实材料中发现它,一直是凝聚态物理学的重大科学目标。但要实现反常霍尔效应的量子化,对材料性质有多项极为苛刻的要求,任何一项在实验中都很难满足。巨大的不确定性,让这项研究被形容为“没有赛道的竞技场”。
薛其坤带领团队向“魔咒”发起挑战。基于对拓扑绝缘体的研究,他们共制备了上千个样品,所需条件似乎完备,离最终成功却总是很远。一次次失败,一次次重来。他们对样品中可能存在的问题逐一进行排除,终获成功,被称为“凝聚态物理界一项里程碑式的工作”。
全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)的攻关之路,同样艰辛。主持EAST设计的中国科学院合肥物质科学研究院副院长宋云涛这样形容:“挫折是科研道路上最常遇见的伙伴,但每一次失败,都是向成功迈进的一步,因为这使我们的认知得以深化。”
2025年1月20日,新的世界纪录诞生——EAST成功实现上亿摄氏度1066秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行。这项凝结了几代科学家40多年努力的纪录,意味着人类首次在实验装置上模拟出未来聚变堆运行所需的条件。
在地球上复现太阳内部的核聚变反应,被公认为是解决人类未来能源问题的终极方案。“亿度千秒”,是核聚变发电的门槛。但要“驯服”一团温度数倍于太阳核心的等离子体,让它稳定运行,难度不言而喻。
EAST由20多个系统、上百万个零件组成,每次实验,需要数百位不同专业的科研人员像精密仪器般协同工作。数年间,科研团队“点火”上万次,在不断失败受挫中总结改进,从千万摄氏度到上亿摄氏度,从几秒到上千秒,一步步带来“人造太阳”的光芒。国际热核聚变实验堆计划组织总干事彼得罗·巴拉巴斯基评价:“中国在‘人造太阳’计划中发挥了至关重要的作用。”
在“地球第四极”马里亚纳海沟,“奋斗者”号总设计师叶聪,带领团队历时十余年攻坚,书写中国载人深潜事业从跟跑到领跑的传奇;在贵州群山之中,世界最大单口径射电望远镜“中国天眼”(FAST)静静凝望星空,它的诞生离不开“天眼之父”南仁东24年的执着奔走与设计攻关;在广阔田野,中国科学院院士、水稻种质资源专家钱前数十年如一日,带领团队扎根田间与实验室,从数千份野生稻和栽培稻中挖掘关键基因,破解水稻高产、优质、抗逆的遗传密码。
“板凳甘坐十年冷”!中国科技工作者以执着科研的耐力、百折不回的毅力、科学报国的定力,在基础研究的“无人区”默默拓荒。他们的奋斗轨迹,始终与国家战略同频共振。
党的十八大以来,国家把基础研究摆在创新驱动发展的核心位置,先后出台《国家创新驱动发展战略纲要》《国务院关于全面加强基础科学研究的若干意见》《加强“从0到1”基础研究工作方案》等一系列政策文件。“十四五”期间,我国基础研究经费持续增加,2024年达2497亿元,较2020年增长超70%。
正是国家提供的广阔舞台、长期稳定的支持保障以及对科学家精神的弘扬,让“从0到1”的远征有了最坚实的依靠。
“在中华民族伟大复兴的征程上,一代又一代科学家心系祖国和人民,不畏艰难,无私奉献,为科学技术进步、人民生活改善、中华民族发展作出了重大贡献。新时代更需要继承发扬以国家民族命运为己任的爱国主义精神,更需要继续发扬以爱国主义为底色的科学家精神。”习近平总书记语重心长,既是对科学家精神历史价值的肯定,也是对新时代科技工作者的殷殷嘱托。
作为2023年度国家最高科学技术奖获得者,薛其坤说:“国家的强大,对一个科学家的事业来讲非常重要。党和国家给我们创造了这么好的环境,让我感觉当中国科学家是最幸福的。成果的产生,应该是对国家、人民长期强力支持我们的回报。”这段话,也是我国科学家共同的心声。
与祖国发展同向同行、与人民幸福同频共振,正是奏响在广大科研工作者心中的号角,激励他们奋斗不息。