相辉引力｜30岁青年学者朱子杰：以少年热忱，叩响量子世界之门

基础研究从来都不是急功近利的事业，既需要科研人员沉下心来“十年磨一剑”，也需要有能让他们安心钻研的环境。复旦大学相辉研究院，就为科研工作者打造了这样一片“避风港”——这里实行5到10年的长周期考核，不搞短期功利化评价，鼓励科研人员大胆开展“反常规、高风险、有颠覆性”的探索，让科学家们能放下杂念，踏踏实实地坐稳“冷板凳”，勇敢向科学的未知领域前进。



从今天起，复旦大学官方微信将推出“相辉引力”系列报道，聚焦近年来加入相辉研究院的科研工作者们。我们将一同探寻他们选择扎根复旦的初心，记录他们如何凭着“十年磨一剑”的韧劲，在基础研究领域突破自我、助力国家战略发展。系列报道的第一期，我们将认识一位年轻的科研人——30岁的复旦大学物理学系助理教授、相辉青年学者朱子杰。

就在这个月初，30岁的朱子杰正式全职加入复旦大学物理学系，成为一名助理教授，同时也受聘于相辉研究院，成为相辉青年学者。他主攻的是当下最热门的量子模拟与量子计算领域，本科毕业于北京大学物理学专业，之后在瑞士苏黎世联邦理工大学拿到了博士学位，还以第一作者的身份，在《Science》《Nature》《Nature Physics》等国际顶级学术期刊上发表过重要成果。这个从小就被物理“吸引”的年轻人，正一步步把书本上那些看似玄妙的物理概念，变成实验室里可操控的原子、可触摸的未来。

01 童年偶然一瞥，种下物理探索的种子

如果说，童年时随手翻开的一本书，真的能改变一个人的一生，那朱子杰的物理之路，就是从一本科普书开始的。

小时候的一个午后，他在自家书架上翻到了一本讲牛顿力学和爱因斯坦相对论的科普读物。这本书里没有难懂的公式，全是从生活场景出发的通俗讲解。其中，“电梯上升时会觉得自己变重，下降时又好像变轻，你根本分不清是引力变了，还是电梯在加速”这句话，把“等效原理”讲得明明白白，就像一把钥匙，一下子打开了少年朱子杰对物理世界的好奇心。

上了高中，他的物理天赋被老师发现，老师特意引导他接触物理竞赛。在兴趣小组的圆桌上，一群志同道合的少年围坐在一起做题、讨论，那种轻松又专注的学习氛围，让朱子杰对物理的兴趣更浓了。也正是在这段时间，他凭借自己的努力，拿下了省级物理竞赛一等奖，顺利考入了北京大学物理学院。

本科期间，朱子杰的成绩一直很出色，热力学、统计物理等难度不低的课程，他都能拿到不错的分数。大二下学期，北大量子电子学研究所招募本科生参与科研项目，研究方向正好是他刚学过的玻色-爱因斯坦凝聚态。“我在课堂上学过相关知识，而且掌握得还不错，就想着去试试水。”就是这一次“试试”，让朱子杰正式走上了冷原子研究的道路。

本科毕业后，朱子杰远赴瑞士苏黎世联邦理工大学深造。在那里，他先以硕士生的身份，系统学习了量子领域的相关理论，还尝试接触了当时热门的量子信息处理、离子阱、量子光学等多个前沿方向。“就是想多看看、多学学，拓宽自己的眼界，看看有没有更有意思的研究方向。”不过，最终他还是坚定了自己的初心，回到了超冷原子领域，加入了Tilman Esslinger教授的团队，顺利完成了硕士和博士阶段的研究工作。

02 一次“意外”，解锁多篇顶级期刊成果

朱子杰的主要研究方向，是基于超冷原子系统的量子模拟与量子计算实验。很多人对这两个概念感到陌生，朱子杰用通俗的语言给出了解释。

所谓“超冷原子”，核心就是“冷”——原子运动速度越慢，动能就越低，波长也就越长，越能体现量子特性，也越容易被操控。而量子计算，就是遵循量子力学的规律，用量子比特这样的量子信息单元来处理数据。“有些问题，经典计算机根本算不精准，比如求解高温超导材料的基态，或者计算复杂药物、催化剂分子的能量，这些问题的计算量会随着系统规模变大，呈指数级增长，经典计算机根本扛不住。”

量子模拟和量子计算听起来很像，但其实有区别：量子模拟不会把复杂过程拆成离散的门电路来计算，而是直接用量子系统本身，去模拟另一个我们想研究的系统。“就像研究飞机性能，我们会用风洞来模拟飞行环境，而不是硬去计算复杂的流体力学方程，这就是一种模拟。”朱子杰要做的，就是用超冷原子搭建这样一个“量子风洞”，去模拟和计算那些经典计算机难以搞定的量子现象。

2024年，还在攻读博士学位的朱子杰，以第一作者的身份在《Science》上发表了一篇论文，研究发现了非相互作用和相互作用拓扑边界处，量子化霍尔漂移的反转现象。而这个重要发现的源头，竟然是一次“意外”。

在光晶格实验中，用来反射光线的镜子，要求必须擦得一尘不染，这样才能尽可能达到100%的反射率。“当时隔壁实验室有一面镜子没擦干净，反射率不够，结果意外发现了原子的移动。”朱子杰笑着回忆，“我们得知后，就顺着这个思路试了试，故意把反射光调弱，把实验做得更细致、更稳定，没想到真的有了新发现。”

就是这次“镜子没擦干净”引发的系列研究，最终让他收获满满：一篇《Science》、一篇《Nature Physics》、两篇《Physical Review X》，还有一篇新成果即将在《Nature》上发表。

而那篇即将发表在《Nature》上的成果，还和他本科时的一次文献调研有关。当时，他正在探索如何在光晶格里高效实现双量子比特门操作，偶然间想起了本科时了解过的“库仑交换相互作用”。这种相互作用，比“超交换”更基础，却长期被超冷原子实验领域忽视。“我们整个课题组，当时都没人意识到这一点。”于是，朱子杰提出改变研究思路，从库仑交换的角度切入，没想到真的获得了更高的保真度和更强的抗干扰性。“以前学过的知识，没想到在多年后真的派上了大用场。”

科研之路从来都不是一帆风顺的，更多时候，是在和各种“意外”打交道。朱子杰印象最深的一次，实验室里一台显示器释放出微弱的电磁干扰，导致原子信号在五分钟内突然消失。整个团队花了整整一个月排查，才找到“罪魁祸首”——就是那台看上去一切正常的显示器。

“理想中的实验，应该是设备正常运转，你有一个想法，改几行代码，就能得到想要的结果。”朱子杰说，“但现实往往不是这样，你总会遇到各种意外，这些意外可能是麻烦，也可能是惊喜。”

03 毅然回国，立志做“别人没做过的事”

完成博士学业后，朱子杰开始思考自己未来的发展方向。量子领域的研究非常前沿，国内的相关研究起步比国外晚，这也导致很多学者只能跟着国外的研究脚步走。

“比起跟着别人做，我更想在国内做出一些别人没做过的成果。”朱子杰的语气十分坚定，“不管是从个人的学术追求来说，还是从家国情怀来讲，我都希望前沿的、突破性的研究成果，能在我们国内诞生，所以我一直坚定地想回国发展。”

2025年9月，相辉研究院在香港科技大学举办了首届“相辉创新前沿国际论坛”。朱子杰看到消息后，特意从瑞士飞到香港参加论坛。也是在这次论坛上，他更加确定，复旦大学就是他的“不二之选”。

之所以选择加入复旦，朱子杰最看重的，是这里宽松自由的科研环境，能给研究者足够的自主空间。同时，复旦大学物理学系聚集了一批从事量子研究的优秀学者，大家互帮互助、氛围融洽，这也是吸引他的重要原因。

“我之前和李晓鹏老师、冯磊老师、肖艳红老师、吴赛骏老师有过接触，他们的为人处世和科研理念，我都非常欣赏。我觉得，有这样一群老师在，这个学院、这所学校一定不会差。”在他看来，复旦既保留了独立PI（首席研究员）的灵活性，又形成了良好的团队协作氛围，这样的科研架构，让他十分认可。

除此之外，相辉研究院提供的长周期考核支持，也让他没有了后顾之忧。这种支持鼓励像他这样的青年学者，抛开功利心，去做一些“看似无用、实则有大用”的原创性研究。“这对我们这些想做原创探索的青年老师来说，是莫大的支持。”

作为一名新晋导师，朱子杰还在摸索和学生的相处模式。刚到学校没多久，他就做了一张“招生海报”，吸引了十几名本科生和硕士生加入他的团队，如何带好这些学生，成为他当下最重要的事情之一。

读博期间，他的导师给了他极大的自由探索空间，现在，他也希望把这种氛围传承下去。第一次组会，他就给学生们建了一个共享平台，上面列出了多个研究课题，感兴趣的学生可以“揭榜”，全权负责相关研究。“我希望在团队里建立一种知无不言、言无不尽的氛围，大家对事不对人，一起齐心协力把项目做好。”

加入复旦后，朱子杰的首要计划，是搭建属于自己的实验室。学院给了他一间超净实验室，从铺设管道、划分隔间，到采购设备，他将一步步把这里打造成一个能“让想法变成现实”的地方。

具体来说，中短期内，朱子杰希望能解决超导材料中费米子哈伯德模型基态的相关问题。“我希望通过引入数字化控制，更高效地逼近它的基态，用实验真正回答‘哈伯德模型到底能不能描述高温超导的本质’这个问题。”

在他办公室的白板上，写满了量子模拟和量子计算的应用路径：从破解高温超导的原理，到应用于密码学、量子化学，再到助力AI发展……“如果能解决第一个问题，我希望能沿着这条道路一直走下去。要做的事情还有很多，值得做的事情也有很多。”

从高中时的圆桌讨论，到如今在量子领域的前沿探索，场景在变，挑战在变，但支撑朱子杰一路前行的东西从未改变——那就是一种最纯粹的热爱：“我知道自己想做什么，也知道做好这件事，会有多有意义。”这份热爱，让他始终清楚自己的前路，也让他在科研的道路上，步履坚定、一往无前。