物理英才 || 吴令安：实验使我快乐，家庭教育让我有快乐实验的机会
2018/6/21 20:54:48 中国科学院大学
“英才计划”是中国科协、教育部于2013年开展的中学生科技创新后备人才培养计划，主要任务是选拔一批品学兼优、学有余力，具有创新潜质的中学生走进大学，在自然科学基础学科领域的著名科学家指导下参加科学研究项目、科技社团活动、学术研讨和科研实践等活动。
2018年3月，中国科学院大学与中国科协携手，在国科大官方微信公众号开设“物理英才”频道，将以文字、音视频等多种形式展示“物理英才计划”实施情况，传播科学思想和科学知识。
本期“物理英才”栏目采访了中国科学院物理研究所研究员、中国科学院大学博士生导师吴令安。1980年以来，吴令安主要从事激光、非线性光学和量子光学实验及理论研究。1986年，吴令安与其导师 Kimble合作实现了光的压缩态，这是世界上首次利用光学腔实现了光的压缩态；博士毕业后，吴令安回到国内，克服了当时国内科研设施差、基础薄弱等困难，甚至在没有任何基金的支持下，于1995年在国内首次演示自由空间中量子密钥的分发；2013年，她又获得第四届"谢希德物理奖"。如今，吴令安已年届七旬，却依旧活跃在科学前沿，目前的工作主要集中在"鬼成像"技术的相关研究。
在吴令安眼中，学习和科研是有趣的、令人振奋的。吴令安在谈及求学和科研经历时，眼睛里闪烁着光芒，语气激昂，很有成就感。工作中的她是勤奋的、乐在其中的，采访中，她骄傲地说：“只要我不得老年痴呆症，我就继续搞科研”，而她也将这种勤奋和享受传给了学生们。吴令安还十分重视家庭和教育对科研人员成长的作用，本期采访中，她分享了自己在求学时如何受到了家里的鼓舞和支持。最后，吴老师提出了她对年轻科研人员的期望。
视频内容文字整理版
量子光学概述
量子光学嘛，顾名思义就是讲光和量子。量子，是研究微观世界的规律。现在我们认为光的最小单位是一个光子。光量子理论最早是由普朗克还有爱因斯坦奠基的，但是真正的发展是比较晚的。直到五六十年代以后，才出现了得第一个诺贝尔奖的量子光学方面的科学家格劳伯。他是60年代发展了这个理论的。实验发展了以后，这个就比较快速的发展了。现在我们都熟悉的量子信息学嘛，也是从量子光学开始的。
量子光学在
实际生活中的应用
目前直接应用还不是很广泛，但是咱们大家都听说“墨子星”吧，他就是用光子进行保密通信的。从理论上来说，量子密钥分发去记忆这个单光子的通讯方式是绝对安全的。所以，军事方面、国家层次都非常重视这个事，也是全世界各个国家都在积极发展的技术，所以这是很重要的一个应用。虽然对老百姓来说，可能暂时接触不到。不过，现在银行对量子保密通信也很感兴趣，可能也是一个发展方向。
量子光学
目前主要研究方向
主要就是量子通讯。因为它是直接用光子嘛。但是，从它也派生出了其他领域，比如量子计算。量子计算的一些演示性的实验最早也是从光子，从光学做起来的。后来，在固体里头，半导体啊、超导、离子、甚至原子。在现在(研究方向)是方方面面，就是看谁能够最成功。
吴令安
与量子光学的渊源
我也不是一开始就是投身于量子光学，因为当时量子力学只上了一个多月。很长一段时间里再也没有看物理书了。前一段我是在物理所情报室做翻译工作。但是，我爱人郑伟谋有个机会出国当访问学者，我想跟着他去，当时是注册了一个硕士，想去补一些物理方面的课程。就老老实实的，一门课一门课的上。后来，课上的差不多，有一个学期是去实习。因为我还是一直喜欢光学，就去了光学，跟着Kimble教授。在实验室里干了一段时间，他后来就想叫我留下来继续读博士，他就是做量子光学的，所以就是这么来的。
从量子光学到“鬼成像”
现在其实我做的量子光学不多，但是从量子光学开始发展起来的，叫“鬼成像”。“鬼成像”技术在已经应用的方面基本上都是用经典光，不再需要用量子光学了。这个“鬼成像”是挺有意思的，应用方面也是很广的。
“鬼成像”技术
在实际生活中的应用
这个讲起来时间就长了。经典照相我们都知道，如果有雾霾天或者什么你就拍不清楚了是不是。但是“鬼成像”的有个优点，我们只需要一个所谓的筒探测器而不需要分辨本领的一个相机，它只需要接收总光强，所以在雾霾天啊什么的(情况下)照样可以拍照，所以这个是很吸引人的。而且在各个波长都可以使用的，不光是可见光，这个目前也是属于科研的前沿。
“鬼成像”研究取得的进展
哎，就是刚刚网上公布了嘛。我们科学网也登了，就是我们在x光方面的超低辐射，那么将来在医学方面可能会是应用的。因为我们当然知道拍x光的次数不能太多，辐射量太多会损害身体是吧，所以我们这个方法可以降低辐射剂量。
在科学研究中
印象最深的一件事
印象最深刻的，是我在美国读研究生的一件事，本来我的题目并不是量子光学，而是一个非线性动力学的一个光学实验，花了好长时间做不出来，因为那个泵浦功率不够强。后来是Kimble决定我们转方向，也就是所谓的 Squeezed State。
现在大家都管这个叫光压缩态，但是我认为更确切地来说应该叫挤压态。我们就做这个实验。因为设备都已经搭好，只需要把腔、镜子掉个个儿，换一个泵浦源，当然了。没有想到的是，实验成功了，而且这时候才发现它的意义比我的原来那个实验要大得多。当时是一个礼拜六的上午，我们开始做这个新实验，我们是做最后一次尝试。因为Kimble礼拜一要去开会，希望有点结果。所以，等到激光器稳定了，是在第二天凌晨，也就是礼拜天三点钟看到这个现象，那太激动人心了，人一辈子科研上能有这么个经历确实非常难得的。
我们赶快采集数据，五点钟回去睡觉，下午又过来补点数据。然后第二天早上，Kimble带着这个科研结果去开会，经过那么一段非常难得，这个实验结果当时也是非常轰动。当然那些伟大的发现发明的人都经历过了，是吧，比如说第一次把激光研制出来，或者总得有个第一次嘛。实际上我们不是第一次做出这个挤压态，但是是第一次用那个光学腔里非线性晶体，这比以前的效率要高多了。实际上这个实验也被美国physical review系列的期刊作为物理100周年的纪念，网站上也报道了。就是作为产生这个squeezed state 的最有效的方法，而且这个用晶体参量下转换产生量子态也是现在是广泛应用于量子光学里头产生纠缠态的光子，现在大概大家都听说过纠缠态光，就是应用于这个量子信息里头一个必不可少的，一个量子态就是纠缠态。当然除了光子有纠缠态，其他的物理粒子都可以有，就是一个态吧。量子态，这个纠缠态是研究的非常非常多了现在。
吴令安的育人理念
我是很平等的，所以我跟我的学生说“要脸皮厚，不要怕错，要敢于坚持自己的想法!”。我从来没觉得有师生尊严这种问题，但是我对学生的要求也是比较高的，我说“在每个礼拜，我工作80个小时，你们得工作60个小时。”
母亲对吴令安人生的影响
这个很有意思，因为我确实没多大野心，就是想能够做一点贡献，实验，最好。
当时我是37岁开始读博士，也是经过一番思想斗争，当时已经有两个孩子了，去还是不去？
是我母亲动员。她说，你得去，所以我非常感谢她，顺便说一下，母亲对孩子的教育是非常重要的，当时准备去一年，后来一待就是六年。
吴令安走上
科研道路的启蒙教育
我觉得这是从我父亲母亲开始的，我父母都是老知识分子，很重视教育，这个是中国的传统文化。在国外的时候， 我上了一个私立小学，数学、语文老师不讲，自己有课本，按自己的思路自己去做。有问题就举手找老师过来。手工课是我最喜欢的，因为从织布啊什么装订书啊、什么泥塑啊什么编筐的样样都有，还有种地，我们每人分一块小地自己种，就是开发孩子们的创作兴趣，我从中受益匪浅。
到了十一岁的时候才开始上中学，他们的中学就有作业了，拥有一个书包让我感到非常自豪，那个时候开始有书包了。但是好像我小学时没少学，你看我们的法文拉丁文是必修的。
那时母亲对我的影响非常重要，她看我数学不行，就给我布置作业，每天回家教我做数学。所以我的数学学习差不多比同班同学要高两个年级。这些是上小学的时候。后来到中学时候就不大一样了，有正规的老师教数学了。
但是我是始终对实验最感兴趣。这一点我也经常给大家讲，就是同一年夺得诺贝尔奖的，一个叫Steven I Weinberg和Abdus Salam。 Steven I Weinberg是美国犹太人，Abdus Salam是巴基斯坦穆斯林，后来创建了意大利那个国际理论物理研究中心。他们得诺贝尔奖的会上Salam就问Weinberg，“你们犹太人经常得诺贝尔奖，是不是你们这个民族特别聪明？”。后来Steven I Weinberg说“不不不，倒不是这个，是犹太人母亲。”你知道犹太人是母系的，就是如果你母亲是犹太人，你就是犹太人。即使她嫁给一个西方什么国家的人，他们还是认定你这个孩子是犹太人。一位犹太人母亲，孩子上学回家以后她问孩子不是说“你今天考了考了多少分了？学了什么东西了？”，而是“你今天问了老师什么问题”，这对我启发很大。
吴令安对年轻一代
科研人员的建议
就是“为什么”。要问为什么这个东西会这样子。就物理这个背景，你要去检验。我给学生常说的另外一句话：you can never be too sure，翻译过来就是你再肯定也不会过分，也就是你一定要检查再检查，确认是不是错的。不能假定我师姐做了，这应该是没有问题，一定要自己亲自去检查 。当然有些是非常复杂的，检验一整个集成板现在还不可能，但是至少你得知道，是那个集成板坏了。我觉得我们的社会，包括家长可能还得引导，引导我们做对社会有用的、对人类有意义的人。
关于英才计划
为贯彻全国科技创新大会精神，落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020)》关于“支持有条件的高中与大学、科研院所合作开展创新人才培养研究和试验，建立创新人才培养基地”的要求，切实推进高校和科研机构科技教育资源充分的开发开放，中国科协、教育部于2013年开展了中学生科技创新后备人才培养计划(简称“英才计划”)。
该计划的主要任务是选拔一批品学兼优、学有余力，具有创新潜质的中学生走进大学，在自然科学基础学科领域的著名科学家指导下参加科学研究项目、科技社团活动、学术研讨和科研实践等活动。
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