2024年3月28日，国际顶级学术期刊《自然》在线发表了南京大学物理学院杜灵杰教授团队的研究论文《分数量子霍尔液体中手性引力子模的证据》。这项成果在国际物理学界引发轰动——杜灵杰团队通过自主研发的极低温强磁场共振非弹性偏振光散射系统，在砷化镓量子阱中首次观测到具有引力子特征的集体激发模式（引力子模），为探索量子引力物理开辟了全新路径。
杜灵杰：量子物理领域的中国突破者
一、突破"不可能实验"：量子引力研究的中国方案
在量子物理的"无人区"，杜灵杰团队面临着三重挑战：
1. 极端实验条件：引力子模的观测需要在50mK（零下273.1摄氏度）的极低温和10T强磁场环境下进行，同时要避免可见光干扰导致的温度波动。杜灵杰带领团队耗时三年，自主设计并组装了基于He³-He⁴稀释制冷技术的实验平台，创造性地解决了低温与光散射的矛盾。
2. 微弱信号捕捉：引力子模的能量最低仅70GHz，相当于可见光能量的百万分之一。团队通过优化光路设计和信号放大算法，将系统噪声降低至可探测水平，实现了微波波段非弹性光散射测量的突破。
3. 自旋特性验证：引力子模的标志性特征是自旋2的手性激发。团队利用圆偏振光的光子自旋操控技术，在实验中精确测量到激发模式的自旋属性，这一关键证据直接印证了理论预言。
这项成果的意义远超凝聚态物理领域。论文评审专家指出："这是自1930年代量子引力理论提出以来，首次在实验室中观测到具有引力子特征的准粒子激发。"它不仅为Haldane提出的分数量子霍尔效应量子几何理论提供了实验支撑，更在凝聚态系统中构建了研究量子引力现象的"桌面级"平台，使人类向解开时空量子化奥秘迈出关键一步。
二、从实验室到产业：基础研究的转化路径
杜灵杰团队的研究成果正在加速向技术应用转化：
1. 拓扑量子计算：引力子模的发现为验证5/2分数量子霍尔态的非阿贝尔基态提供了关键手段。这种基态是实现拓扑量子计算的核心资源，其波函数的确定将直接推动容错量子比特的研发进程。目前，团队正与国内半导体企业合作，探索在硅基量子芯片中集成引力子模探测功能。
2. 半导体微结构探测：量子度规的实验观测为研究半导体材料中的电子关联效应提供了新工具。通过分析引力子模的能量和动量分布，可精确解析量子阱中电子的轨道形变，这对优化下一代晶体管设计具有重要指导意义。
3. 精密测量技术：极低温强磁场光散射系统的研发成果已衍生出新型量子传感器。这种传感器在磁场测量精度上达到10⁻⁶T级别，可应用于地质勘探、医学成像等领域。某军工企业采用该技术后，其研制的超导量子磁强计性能提升3倍。
这些转化成果背后，是杜灵杰"顶天立地"的科研理念。他常对团队说："基础研究不能只发论文，更要解决真问题。"在他推动下，南京大学与中科院微电子所共建了"量子材料与器件联合实验室"，建立起从材料生长、器件制备到系统集成的全链条研发体系。
三、战略布局：中国量子信息的破局之道
杜灵杰团队的突破，是中国量子信息战略布局的缩影：
1. 国家战略支持：该研究得到科技部科技创新2030重大项目、国家自然科学基金委等资助。近年来，中国在量子计算、量子通信、量子测量三大领域同步发力，形成了"九章"量子计算机、"墨子号"量子卫星等标志性成果。
2. 产学研协同创新：杜灵杰团队与华为、中芯国际等企业建立联合攻关机制，将基础研究成果快速导入产业应用。例如，其研发的量子几何分析算法已被集成到某国产EDA工具中，用于先进制程芯片的可靠性设计。
3. 国际竞争突围：面对美国在量子技术领域的围堵，中国选择"场景驱动+软硬协同"的差异化路径。杜灵杰团队的引力子模研究，正是通过凝聚态系统模拟量子引力现象，在特定领域形成技术优势，为实现"换道超车"提供了新思路。
这种战略布局的成效正在显现。2025年3月，杜灵杰团队的成果入选"中国科学十大进展"，成为继量子通信、量子计算之后，中国在量子物理基础研究领域的又一里程碑。
四、青年科学家的使命担当
在杜灵杰的办公室里，挂着一幅手写的对联："敢为天下先，甘坐冷板凳"。这正是他科研生涯的写照：
- 技术攻坚：为攻克极低温光散射技术，他连续三个月吃住在实验室，带领团队优化光路设计27次，最终将系统温度控制精度提升至±1mK。
- 人才培养：他指导的博士生梁杰辉，从实验设计到论文撰写全程参与，现已成长为量子光学领域的青年才俊。团队实行的"双导师制"，吸引了哥伦比亚大学、普林斯顿大学等国际顶尖高校的学生参与合作。
- 科普传播：杜灵杰发起"量子科学进校园"活动，在全国20余所中学建立量子科普实验室。他设计的"引力子模观测"虚拟实验系统，已被纳入中学物理拓展课程。
面对荣誉，杜灵杰始终保持清醒："我们只是打开了一扇窗，更广阔的未知世界还在等待探索。"他透露，团队正在构建基于引力子模的量子模拟平台，目标是在实验室中复现黑洞视界附近的量子效应。
从分数量子霍尔效应的引力子模观测，到拓扑量子计算的关键突破，杜灵杰团队的实践证明：在量子物理这片"无人区"，中国科学家完全能够凭借自主创新开辟新路径。当引力子模的微弱信号在南京大学实验室中被精准捕捉，当量子几何理论的光芒照亮凝聚态系统，我们看到的不仅是一项科学突破，更是一个民族在基础研究领域的坚定前行。这种前行，正是中国实现科技自立自强的核心动力。
