先进典型

千淘万漉虽辛苦 吹尽黄沙始到金——记山西大学2021年度“师德师风十佳标兵”获得者王海

信息来源:教师工作部


王海,山西阳泉人,山西大学光电研究所教授、博士生导师,国家杰出青年基金获得者,国家“973”项目首席科学家,主要从事量子光学、光与原子相互作用、激光技术等方面的实验研究和教学工作。先后获得山西省青年学术骨干,全国模范教师等光荣称号。1985年毕业于天津大学机械系,1992年在山西大学物理系获理学硕士学位,1999年在山西大学光电所获博士学位,2000年赴美国阿肯色大学物理系作博士后研究,2001年回到山西大学光电所工作。从当年很热门的机械设计转向国内刚起步的量子光学研究,潜心钻研、默默奉献30余年,充分发扬了创新发展拓荒牛、艰苦奋斗老黄牛的精神,以“攀登、奉献”的精神深耕教育和科研事业,用爱心践行教育工作者的平凡和伟大。

乘风破浪会有时

作为80年代从天津大学机械工程专业毕业的学生,他没有选择从工程师一直到高级工程师的“正常道路”,反而转向量子光学这个当时大家都不熟悉的冷门专业,在新的领域中重新起航,将个人发展融入国家发展的战略中,乘风破浪,勇敢拓荒。

2000年,在即将“不惑”的年龄,王海教授前往美国阿肯色大学物理系肖敏教授量子光学实验室做博士后,不知疲倦地穿梭在有着精密仪器的实验室,凝神忘我于各种精密测量中,科学精神如一束光照亮他攀登科研之峰的道路,不懈的努力也最终换来了成功的喜悦。Opt. Lett. 的评审者这样评价他的实验研究论文:“这个实验工作不仅质量高,而且具有原创性,我强烈推荐该论文发表在Opt. Lett.上”。

他在完成美国的博士后研究后,按期回国,在山西大学量子光学和光量子器件国家重点实验室从事量子光学方面的研究。实验室初创期,他带领学生们搭建实验平台。从机械加工、电路制作、光路搭建到数据采集,处处都能看到他忙碌的身影。短短几年时间,他带领的研究团队就源源不断地在国际权威物理期刊《Phys. Rev. Lett.》《Phys. Rev. A》以及《Opt. Lett.》上发表系列研究成果。近年来在国际国内学术刊物发表论文60余篇,其中发表在PRL, PRA,Opt. Lett.学术论文30余篇, 发表的SCI文章他人引用1000余次。

少壮功夫终有成

量子通信具有绝对(在原理上)安全的通信能力,量子计算具有巨大并行的计算能力。这两个方向是当代物质科学和信息技术的前沿研究领域,受到了各国政府的高度关注。光和原子系综组成的系统具有相互作用强,易于获得光与原子(量子记忆)量子纠缠的特点,是理想的量子节点选择之一。冷原子中光量子存储及光与原子量子纠缠产生的研究是量子信息科学的一个重要研究内容。王海主要开展冷原子系综中光量子存储及光与原子量子纠缠(量子接口)产生的研究,这一研究可应用于未来量子网络的量子信息处理。

王海研究组利用光与原子相互作用中的电磁感应透明效应或拉曼双光子过程进行了光量子存储及光与原子量子纠缠(量子接口)产生的研究工作。为了提升研究水平,将光与原子相互作用中的量子存储实验平台由以前的1个扩充至3个,同时充实提升了平台的实验能力,例如:采用光纤进行光信号传输,提高了光与原子作用稳定性;采用高精度控温仪控制光学滤波器温度,改进了滤波器性能。这些提高和改进为完成高水平量子光学实验提供了基础。

此外,王海研究组还采用电磁感应透明动力学过程进行了冷原子系综中长寿命量子记忆的研究。在研究中他们发现磁场起伏导致的磁敏感自旋波退相干效应使量子记忆寿命受到了限制。他们通过在冷原子介质中施加一个中等强度的磁场(13G)消除了磁敏感自旋波对量子记忆的影响,完成了高保真度( 98.6%) ,长寿命(4.5 ms)量子存储。该工作发表在国际重要物理学期刊Phys. Rev. Lett 111, 240503 (2013),并成为巴黎召开的Quantum Manipulation of Atoms and Photons(光与原子量子操控)国际会议的特邀报告。

光与原子纠缠源(量子接口)是量子网络节点的基本元件。基于原子系综量子记忆产生的光与原子纠缠具有结构简单、操作容易等特点,目前人们已实验演示了单通道光与原子纠缠产生系统。但基于原子系综产生的纠缠是几率性的。由此导致单个通道产生的光与原子纠缠速率很低,这将严重影响量子网络的通信速率。为克服这一问题,国际学术界提出了采用具有倍增能力(多通道)的光与原子纠缠源(量子界面)方案加速纠缠态的产生速率,但实验上一直未实现。王海研究组进行了倍增量子纠缠产生的实验研究。在一个冷原子系综中他们采用光与原子作用中的拉曼 “写”过程产生光-原子纠缠态,通过对产生的 “写”光子信号进行多路收集的方法,获得了多通道的光-原子量子纠缠态。在此基础上他们采用声光调制器对量子存储的读出信号进行反馈控制,实现了6倍增的纠缠态制备。进一步增加光-原子纠缠源数目,可实现更大倍增能力的量子界面,将此量子界面应用在量子信息通信中,可大大提高量子信息传输速率。由于在实验上选择了一个与纠缠源兼容的反馈控制回路,故首次完成了一个具有倍增能力的光与原子纠缠产生系统。该工作被发表在国际最重要物理学期刊Phys. Rev. Lett. 119, 130505 (2017)。

天道酬勤,力耕不欺。王海的研究成果获得了同行的一致好评,于2004年获国家杰出青年基金,2016年入选人社部领军人才工程。科研项目方面,2010年他主持完成了重大科学研究计划项目“基于光场量子态的量子信息的研究”,2016主持国家重点研发计划“基于光场的混合型量子通信网络研究”项目。

昨日因成今日果

在国家量子信息科技快速发展的浪潮中,王海带领科研团队持续开展高水平的科研工作,从本科生的科研训练到优秀博士研究生的培养,王海从大处着眼,小处着手,悉心呵护本科生的科研兴趣,认真培养研究生开拓进取的科研精神。

在为研究生讲授专业课程时,他注重结合多年从事量子光学、非线性光学和激光技术等前沿科研工作的实际,将国内外新的有关研究成果有机地充实到所讲授的课程内容中,以拓宽学生的知识面和培养学生的创新能力。他将立德树人、育人育才的理念根植于学生的培养中,扑下身子和学生一起奋战在实验平台上,共同攻关科研难题。

在他的辛勤指导下,已有多名学生成为全国各高校的教授及骨干教师。科研方面,选聘青年教师,组成了结构合理的学术梯队,科学研究团队得到发展和充实。博士研究生徐忠孝2014年获国家奖学金和王大珩光学奖,其博士论文获山西省优秀博士论文和全国光学百篇优秀论文提名奖(2016年)。为提高研究组科研能力,徐忠孝2015毕业后留所进入本研究组工作。目前研究组已有两名青年骨干教师,在项目实施中青年骨干教师的独立科研能力不断提高,青年教师李淑静作为通讯作者发表了2篇SCI文章。

从晨曦微露,到夜色苍茫,数十年如一日的日子里,王海带领着团队在量子科技研究方向勇敢拓荒。他用实际行动诠释了“德高为师,身正为范”, 荣获“全国模范教师”称号。在知天命的年纪,他依然勇立潮头、乘风破浪,培养着新一代英才的勇敢与坚强,为三晋大地的蓬勃发展谱写新的篇章。