29歲當(dāng)教授，發(fā)表11篇Nature和Science，這位頂尖科學(xué)家正式全職回國

他是中國科大培養(yǎng)的天才科學(xué)家，讀博士時(shí)就發(fā)表40篇論文，并獲選全國百篇博士?jī)?yōu)秀論文，同時(shí)提前一年畢業(yè)。他28歲入選中國科學(xué)院“百人計(jì)劃”，回到母校中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)工作，29歲成為中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)最年輕的教授、博士生導(dǎo)師之一。

2004年獲得著名的美國斯隆研究獎(jiǎng)，成為中國本土培養(yǎng)的博士中第一個(gè)獲得該獎(jiǎng)的科學(xué)家。在國內(nèi)科研工作順風(fēng)順?biāo)臅r(shí)刻，他選擇了前往美國任教，而且成就斐然：先后擔(dān)任自美國密歇根大學(xué)助理教授 ，2007年獲得終身教席，2009年當(dāng)選美國物理學(xué)會(huì)會(huì)士，2012年任密歇根大學(xué)費(fèi)米講席教授。

令人高興的是，2018年，他正式辭去美國密歇根大學(xué)費(fèi)米講席教授職位，全職來清華大學(xué)交叉信息院工作。2019年4月24日，他正式獲聘首位“清華大學(xué)基礎(chǔ)科學(xué)講席教授”。他就是段路明，一位天才級(jí)的科學(xué)家。他的全職回國或?qū)⒋蟠笾χ袊孔涌茖W(xué)研究進(jìn)入世界前列。

中國科大培養(yǎng)的杰出科學(xué)家

段路明1972年8月出生于安徽桐城。1990年畢業(yè)于桐城中學(xué)，因化學(xué)學(xué)術(shù)活動(dòng)取得優(yōu)異成績(jī)，被保送到中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)。在中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)先后獲得學(xué)士（1994年）和博士（1998年）學(xué)位，師從于中國科大量子通信與量子計(jì)算開放實(shí)驗(yàn)室主任郭光燦教授。

在校學(xué)習(xí)期間，他就以良好的理論功底、敏捷的科學(xué)思維斬露頭角，讀博士時(shí)就在《物理評(píng)論快報(bào)》發(fā)表2篇論文、總計(jì)有40篇論文發(fā)表、并獲選全國百篇博士?jī)?yōu)秀論文。他以出色的表現(xiàn)，提前一年博士畢業(yè)。

留校后，段路明在良好的科研環(huán)境里如魚得水，不斷取得科研進(jìn)展。其中，他與郭光燦教授合作在國際上首先提出量子概率克隆原理，這個(gè)原理被國際同行稱為“段－郭概率克隆機(jī)”，其推導(dǎo)的最大概率克隆效率公式，被稱為“段－郭界限”。

段路明也被破格晉升，2001年，年僅29歲的他成為中國科大最年輕的教授、博士生導(dǎo)師之一，并擔(dān)任了實(shí)驗(yàn)室副主任等重要學(xué)術(shù)職務(wù)。他還以在量子物理研究中的優(yōu)異成績(jī)，于1999年擔(dān)任了美國《物理評(píng)論快報(bào)》的特邀審稿人，2000年又成為英國《自然》雜志的特約審稿人。

1999年，段路明來到國際量子科學(xué)研究的著名學(xué)府——奧地利茵斯布魯克大學(xué)從事博士后研究工作。在被譽(yù)為“音樂的圣殿”的奧地利，段路明夜以繼日的譜寫著量子通信和量子計(jì)算的美妙樂章。在不到兩年的時(shí)間里，他的多篇論文以全新的觀點(diǎn)、獨(dú)特的思路和對(duì)整個(gè)領(lǐng)域的杰出貢獻(xiàn)，奏響了量子研究領(lǐng)域的一個(gè)又一個(gè)“高音”。

2001年，段路明到美國加州理工學(xué)院從事博士后研究，并入選“中國科學(xué)院引進(jìn)國外杰出人才”計(jì)劃。2004年美國斯隆研究獎(jiǎng)(Sloan Resarch Fellowship Award)公布，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)段路明教授榮獲該獎(jiǎng)。據(jù)悉，116名獲獎(jiǎng)?wù)咧杏?6位華裔科學(xué)家，段路明是其中唯一在中國取得博士學(xué)位的獲獎(jiǎng)?wù)摺?/p>

海外任教，助力清華量子科學(xué)研究

段路明在2007年成為美國密歇根大學(xué)教授。2012年，擔(dān)任密歇根大學(xué)費(fèi)米講席教授。在美國，頂尖高校的講席教授，一般都是最杰出的科學(xué)家才能擔(dān)任，可見段路明的成就之高。

在美國密歇根大學(xué)任教的同時(shí)，段路明同時(shí)也兼任了清華大學(xué)姚期智班的講座教授，幫助建設(shè)清華大學(xué)交叉信息研究院。

2010年，全職回國的姚期智計(jì)劃在清華組建一支能在量子計(jì)算領(lǐng)域做出創(chuàng)新工作的團(tuán)隊(duì)。在過去的幾十年里，姚期智親眼見證了中國在世界微電子領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)中的“錯(cuò)過”，他意識(shí)到未來量子信息和量子科技將成為新的發(fā)展點(diǎn)，中國必須得跟上。而量子計(jì)算除了需要理論計(jì)算機(jī)專家外，同樣也需要懂量子計(jì)算的物理學(xué)家。于是，姚期智想到了段路明。

2010年10月的一天上午，當(dāng)時(shí)正是北京時(shí)間的深夜，段路明在密歇根大學(xué)正準(zhǔn)備給學(xué)生上課，突然間身邊的電話響了，顯示號(hào)碼是北京，他萬萬沒想到，電話那頭居然是姚期智本人。

姚期智在電話里表示希望段路明發(fā)揮在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方面的優(yōu)勢(shì)，為清華成立量子網(wǎng)絡(luò)研究平臺(tái)作出開創(chuàng)性的工作。接到電話后，段路明感到既興奮又忐忑，研究直覺告訴他這將是一片大有可為的天地，但長(zhǎng)時(shí)間的國外生活和研究經(jīng)歷也讓他心存顧慮。但后來更讓他沒有想到的是，兩個(gè)星期后，姚期智專程飛到密歇根大學(xué)與他會(huì)面。經(jīng)過這次為期幾天的停留，姚期智與段路明初步勾勒出清華量子信息中心的藍(lán)圖。

兩個(gè)月后，也就是2010年歲末，段路明加盟清華量子信息中心的建設(shè)。憑借姚期智在學(xué)術(shù)界的威望，以及段路明在物理學(xué)界的影響，積極延攬人才，量子信息領(lǐng)域一批年輕學(xué)者開始將目光投向清華。2011年1月，經(jīng)過不到兩個(gè)月的籌劃，清華大學(xué)量子信息中心揭牌成立。

成立四年來，清華大學(xué)量子信息中心在段路明等教師的共同努力下，取得了豐碩的研究成果。

2014年10月，段路明研究組首次在常溫固態(tài)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了抗噪的幾何量子計(jì)算，該成果是量子計(jì)算研究領(lǐng)域取得的重要進(jìn)展，研究論文發(fā)表在國際著名期刊《自然》上。更為可喜的是，論文第一作者祖充是交叉信息研究院在讀博士生，共同完成文章的還有兩名本科生。科研與教學(xué)園地里多年來的辛勤培育，逐漸開花結(jié)果。

全職加盟清華，擔(dān)任長(zhǎng)聘教授

根據(jù)清華大學(xué)交叉信息研究院官網(wǎng)的報(bào)道，2018年段路明辭去美國密歇根大學(xué)費(fèi)米講席教授職位，全職來清華大學(xué)交叉信息院工作。2019年4月24日，段路明獲聘首位“清華大學(xué)基礎(chǔ)科學(xué)講席教授”。

段路明完成了量子信息領(lǐng)域一系列開創(chuàng)性的工作，提出實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離量子通信網(wǎng)絡(luò)的量子中繼方案，被國際同行譽(yù)為“DLCZ”（Duan-Lukin-Cirac-Zoller）方案，為該領(lǐng)域的奠基性方案，引發(fā)了世界上關(guān)于DLCZ方案的研究熱潮。

段路明提出通過量子網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)進(jìn)行規(guī)模化量子計(jì)算的方案，為一些量子計(jì)算大型合作項(xiàng)目奠定了理論基礎(chǔ)，并受邀在物理學(xué)權(quán)威期刊《現(xiàn)代物理評(píng)論》上撰寫此方向的綜述。段路明在物理學(xué)著名學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文160余篇（其中《物理評(píng)論快報(bào)》48篇，《自然》8篇，《科學(xué)》3篇，《自然》、《科學(xué)》子刊10篇），共被引用24,600多次。

期待取得更大成就

目前，中國雖然在諸多科技領(lǐng)域都與世界有或多或少的差距，但中國在量子信息技術(shù)領(lǐng)域卻處于較為領(lǐng)先的地位。

在量子保密通信方面，中國也已經(jīng)取得了一系列重大國際突破。2016年8月16日，世界第一個(gè)量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子”號(hào)升空。2017年8月，“墨子號(hào)”在國際上首次成功實(shí)現(xiàn)了從衛(wèi)星到地面的量子密鑰分發(fā)和從地面到衛(wèi)星的量子隱形傳態(tài)，而這也被《自然》雜志譽(yù)為“量子通信領(lǐng)域的里程碑”。

在量子計(jì)算研究領(lǐng)域，中科大潘建偉團(tuán)隊(duì)一直在量子計(jì)算的核心資源“多粒子糾纏”的制備與操縱上處于國際領(lǐng)先地位。2015年，該團(tuán)隊(duì)和阿里巴巴合作成立了“中科院-阿里巴巴量子計(jì)算聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”，在保持光量子計(jì)算世界領(lǐng)先地位的同時(shí)，將大力推動(dòng)我國量子計(jì)算整體研究水平。

不過，我們也不能太過樂觀。目前，世界主要發(fā)達(dá)國家都在投入巨資發(fā)展本國的量子信息技術(shù)，搶先開啟本國的“量子時(shí)代”。

段明教授此時(shí)全職加盟清華，正當(dāng)其時(shí)。他的加盟，勢(shì)必將為大大助力清華大學(xué)量子信息技術(shù)研究，同時(shí)更進(jìn)一步地提升我國量子計(jì)算整體研究水平。