29岁PI入职北大！他希望“给学生高自由度”

 

“我们看待科研论文就像看待自己的孩子一样，但审稿人的评价是不可控的，因此，内心必须保持平和。”青年学者彭湃对《中国科学报》说。

北大本科、麻省理工学院博士、普林斯顿大学博士后……手握多篇“顶刊”论文，彭湃却从未想过发文章有什么秘诀。他认为，重要的是把科研工作做好，不要让对结果的追求搅扰内心的宁静。

10多年前，18岁的彭湃作为竞赛生被保送至北大元培学院。本科时的他“误打误撞”跟着肖云峰教授选定了自己的科研方向——量子光学。

现如今，29岁的彭湃再次回到母校，担任北京大学物理学院现代光学研究所助理教授。坐在新燕园校区一张大大的办公桌前，他将以独立PI的身份开启新的科研生活。

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彭湃生活照

与量子光学“定情”

当初被北大录取时，彭湃并未想好自己要学什么专业。好在北大拥有鼓励学生自由选课、在第三学期再确定专业的元培学院，与当时的彭湃“一拍即合”。

进入元培学院后，彭湃明确了两点：第一是研究物理学；第二是若有机会，出国去看看。基于以上想法，彭湃开始多方寻找合适的课题组，主要是看组里培养的本科生去向如何。

“当时运气很好，联系到了肖云峰老师，他在带本科生做科研方面非常有名。而且量子光学方向听起来还挺有趣的。”在彭湃看来，自己选方向时，其实是有很多懵懂和运气成分在的。而这份懵懂，随着他研究深入，逐渐变得确定。

在本科期间跟随肖云峰进行微腔光场调控研究后，2017年，彭湃以第一作者身份在《物理评论快报》上发表文章。

 

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《通过微腔调制等离激元增强光与物质的相干相互作用》，发表于2017年12月

在量子光学中，光与物质的相互作用是一个基本问题。光是飞行的量子信息载体，而若要对局域做处理，则需要如原子等固定的载体。做个类比，在通信方面，无线电、电缆、光纤是移动的载体，而我们手中的电脑就是局域的载体。

要把两种载体连接在一起是比较困难的事情，在量子光学中更是如此。首先，在尺度上，光子比原子大1000—10000倍；其次光子的飞行速度很快，如何在很短的时间内跨越如此大的空间尺度，搭建好两种载体之间的时空“桥梁”呢？

“微腔”是很好的方法，即制作一个微米尺度的腔体，让光在其中来回转很多圈（如10亿圈），重复多次与原子相交互。

而2017年的这项成果是在微米尺度腔体的基础上引入了金属颗粒，将光子尺度进一步缩小到10纳米尺度。虽然“桥梁”变得复杂了，但通过理论计算，发现信息转换的效率会变得更高。

在肖云峰课题组的经历，让彭湃在本科时就有了一个很好的科研开端。同时，量子技术在近十年来发展得很好，彭湃很庆幸自己与量子光学“定情”。

虽然彭湃早早就专注于物理，兼容并包的元培学院还是给了他不一样的体验，当年同宿舍的同学中，还有学数学、学考古的。

多年后，这种多元化的影响愈加显化。“像物理这种基础学科，学生大多会去读博、做科研，但在元培学院，你可以看到不同的人在毕业后有不同的选择和人生经历。”彭湃告诉《中国科学报》，他有位师兄在22岁时创办了一所青少年足球学校，教练均为高学历人才，将体育与综合素质教育融合起来。

此外，科研难免涉及不同领域的交叉。要了解一个新的领域，往往需要大量阅读相关的文献；而对于彭湃来说，跟老同学打2小时的电话聊聊，就能掌握一个领域的前沿动态。

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彭湃生活照

内心平和最重要

在美国读博和做博后期间，彭湃在《自然》《自然—物理学》《物理评论快报》及Optica等高水平期刊上发表了十多篇文章。

其中，2023年和2024年两年间，他就发表了至少4篇“顶刊”论文。

作为青年学者，彭湃已经有了相当的期刊发表经验。但在被问及“怎样确定一篇文章能被顶刊接收”时，彭湃直言：“完全不可控。”

“审稿工作有一定随机性，将文章发给两三个审稿人去审，审稿人如果觉得很差，你只能尝试去解释，很多时候不会被认可，就只能换一个地方投稿。”彭湃认为，最难也最重要的是保持内心平和。

彭湃的人生哲学是：尽量把事情做好，但对于自己控制之外的事情，也要学会接受，毕竟人生的路很多，也很长。

在外人眼中，彭湃也许是令人羡慕的——一路名校、在风华正茂的年纪就有了一定的科研积累、回到北大担任PI等。但他本人表示，不一定要追求好学校、顶刊论文，只要在做有意义的事情就好，“找准前进的方向，有什么问题解决什么问题”。

事实上，彭湃的求学经历并不像外人所见那般一帆风顺，他也经历过很煎熬的时刻。

在麻省理工学院读博伊始，彭湃认识到，虽然许多厉害的物理学家都做理论，但物理学是实验科学，在实验中解决问题是非常重要的。

在他的实验室里，许多大型的实验仪器比彭湃的年龄还大，因老旧出现问题，由于非常昂贵，没有经费更换，厂商也不再提供老型号的维修服务。刚上手实验的彭湃需要带着很大的不确定性，边做实验边自己摸索着维修仪器。

2019年初，彭湃回国探亲，返回美国时签证审查遇上了问题，足足拖了3个月。第一次面对这种情况的彭湃很是煎熬，在这3个月中，他完全不知道签证审查的进度条，没有任何消息，不知道何时能回到实验室继续攻读学位。“不确定性是最让人焦虑的。”彭湃说。

自从这次签证事件后，彭湃再也没回国探过亲，而是在美国专心学业。虽然想家，但看到许多和他一样的理工科博士生也是如此，觉得自己也没那么孤独。

读博期间，彭湃的研究与量子多体物理问题有关。

在低能物理中，第一性原理及其基本模型为大家所熟悉。但在量子多体问题中，由于复杂度提高，第一性原理不再适用，需要新的理论和新的实验手段。彭湃跟随导师Paola Cappellaro，通过核磁共振平台研究一些热力学问题，希望通过建立一个模型，用尽量简单的参数来描述量子多体系统的统一行为。

而在普林斯顿大学做博后时，彭湃转做原子阵列实验，这对他而言是很大的挑战。一方面原子阵列实验很复杂，他读博士期间并没有受过相关的训练；另一方面，原子阵列技术当时正处于发展阶段，前景尚不明朗，可选择的实验室也不多。

彭湃选择了不到40岁的Jeff Thompson作为博士后导师。Jeff Thompson的实验室于建立之初就瞄准了冷原子量子计算这根“硬骨头”，在量子热潮到来前就有很深的积淀。

如今，已在北大担任独立PI的彭湃希望将在这个实验室学到的东西发扬光大，继续发展冷原子和量子物理研究。

给学生更高自由度

彭湃到北大任职的初心非常简单：第一是继续开拓相关领域，第二是将自己当学生时得到的指导和帮助传递下去。毕竟教育就像接力棒，传递的不仅是知识，还有实验室的风格氛围、思考问题的方式等。

彭湃回忆起自己的博导Paola Cappellaro时说：“她给学生很大的自由度，让学生按自己喜欢的节奏去做，同时又不会放任不管，而是随时回答学生的问题。”

他希望自己也能做这样的导师。

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彭湃（右）与他的博导Paola Cappellaro

在彭湃看来，北大的学生善于思考和质疑，常常会提出导师都想不到的方向，因此，自由度是必不可少的。

“一开始要给学生一个大致的课题方向，在实践课题的过程中随时给他提供必要的支持，看他有没有自己想做的东西，能不能自己开创下一个课题。”

对于想进入量子光学和量子计算领域的学生，彭湃的建议是，首先，要学习好基础的量子力学课程。因为这个领域最大的难点在于，它是反经典世界直觉的，需要建立起全新的物理图像和直觉，才能更好地开展研究。

其次，要尽早接触科研。与主打吸收知识的课堂不同，科研更注重创新和实践，这种模式的转变是需要时间的，最好在本科阶段就完成。

“能够一路走来，是因为足够幸运，遇到了很好的导师和同学。我希望能一直走下去，和同行一起为这个领域作出更多贡献。”彭湃笑着说。