杜灵杰  南京大学物理系教授、博士生导师

2025年荣获第27届“中国青年五四奖章”。研究成果于2024年发表于《Nature》，入选当年科技部中国科学十大进展、两院院士评选中国十大科技进展新闻和中国重大科学、技术和工程进展。

南京大学鼓楼校区唐仲英楼有一间常年遮蔽光线的实验室，仪器幽光在黑暗中明灭，杜灵杰俯身于观测屏前，眸中映着数据的涟漪。

在这间被称作“黑屋子”的房间中，他和团队完成了人类历史上首次为引力子所作的“画像”。

爱因斯坦曾基于广义相对论提出，剧烈的天体活动会带动周围的时空产生波动，也就是引力波。

杜灵杰研究的，就是凝聚态系统中的“分数量子霍尔引力子”。2024年3月，他带领团队完成了一项震撼学界的发现——世界首次在分数量子霍尔效应中观测到具有引力子特征的准粒子。

“我们生活中的固体、液体，都属于凝聚态。理论推测，‘分数量子霍尔液体’这种凝聚态物质中，引力子可能以准粒子的形式涌现。”

杜灵杰说，“这种‘分数量子霍尔引力子’表现为集体模式激发，也称为‘引力子模’或引力子激发，就像宁静的湖面上突然激起不可胜数的涟漪。”

这幅“画像”不仅跻身2024年度“中国科学十大进展”与“中国十大科技进展新闻”，杜灵杰本人也因在量子物理领域的突出贡献，荣获第27届“中国青年五四奖章”，成为新时代青年科技工作者的典范。

星芒引路  叩开量子世界的闸门

1986年生于一个普通家庭的杜灵杰，童年记忆里总萦绕着对星空的遐思。当同龄人还在困惑自然现象时，这个少年已将好奇心锚定在物理学的坐标上，高中时便毅然选择理科赛道。

2004年，杜灵杰踏入南京大学理科强化班。他在实验室的幽光中找到了毕生志业——那些精密仪器间跃动的粒子，恰似童年仰望的星辰，牵引着他迈入量子科学的深海。

硕士毕业后，他前往美国莱斯大学汲取国际前沿技术。全额奖学金的荣耀背后，是对量子物理近乎痴迷的追寻。

彼时量子力学尚属冷僻领域，他却为量子态“既存在又不存在”的哲学魅力所倾倒，在旁人眼中的“理论荒漠”里，埋下了深耕的种子。

远洋砺剑  锻造科研攻坚的锋芒

在海外留学期间，杜灵杰的研究方向并不是引力子。

在美国莱斯大学攻读博士时，杜灵杰基于半导体系统开展电子输运实验研究。他建立的LZS干涉理论在量子噪音环境中劈开一条通路，发现两能级系统竟能借由量子噪音实现粒子数反转，这一成果刊登于物理学顶刊，彻底颠覆了AB系数理论的适用边界，为新型激光研究筑牢理论基石。

2016年，转赴美国哥伦比亚大学从事博士后研究后，他一头扎进分数量子霍尔效应的光学实验。这个需在绝对零度与超强磁场中捕捉的奇异物态，如同深海中的发光生物，仅向最执着的探索者展露真容。

在异国的七年时光里，他深入探索，多次以第一作者、通讯作者身份在知名国际学术期刊发表高水平论文，在量子物理领域崭露头角。

归帆破浪  构筑东方量子的灯塔

2019年上半年，他意外观察到一种全新的光学集体激发。理论物理学界认为，这可能就是他们一直在寻找的“分数量子霍尔引力子”。

彼时，33岁的杜灵杰已婉拒海外导师的盛情挽留，放弃优渥条件，义无反顾地回到母校南京大学。

而摆在他面前的，是从零开始搭建实验室的艰巨挑战：实验需同时满足接近绝对零度的极低温、超地球磁场数万倍强磁场和捕捉飞秒级光信号的超高精度光学测量条件，而透光窗口设计可能导致温度波动，机械振动又会干扰实验测量——这些参数组合让很多国际同行望而却步。

国外团队沿用湿式液氦制冷，他却另辟蹊径采用干式压缩机制冷，尽管压缩机的振动让实验精度雪上加霜，南京梅雨季的潮气更是如影随形。

杜灵杰带着学生像拼乐高般自主设计集成系统，耗时三年终于完成世界首台观测“引力子激发”的实验装置。这台“科学显微镜”高达两层楼，能在零下273.1摄氏度环境中捕捉10GHz的微弱信号，测量精度达到国际领先水平。

那间门窗紧闭，没有任何光源的实验室，在日夜不息的科研攻坚中，被他亲昵地唤作“黑屋子”。

破壁之光  解码宇宙粒子的密语

设备落成后的攻坚更似深海寻宝。

杜灵杰带着研究团队在“黑屋子”中从晨曦坚守至下一个凌晨，借仪表微光调试参数，在数万组数据里搜寻着引力子的蛛丝马迹。

“2022年12月17日，我把自己关在房间里，回顾了所有实验数据，当天下午，我找到了那个最有可能是引力子激发的微弱信号。”根据这个信号，杜灵杰和团队最终如愿测量到自旋为2的引力子激发。“大家很兴奋，很快把论文投给了《自然》。”

针对如此重大的科学发现，审稿专家谨慎地提出，需要更具决定性的实验证据。在一场国际会议中，有权威物理学者当面提出质疑：“如何确证自旋为2的激发？”

面对质疑，他闭关想了很久，“越是重大成果，越要无懈可击，作为科研人员，我们必须正视问题，实事求是，小心求证。”

要获得决定性的证据，就得设计新实验，以测得动量更小的激发。

回国后，杜灵杰带领团队重新设计实验方案。他们将设备分辨率推向极致，在极小动量尺度上开展实验。终于在2024年捕捉到引力子模的特征能量谱线。

这篇发表于《自然》的论文，被美国哥伦比亚大学量子研究院评价为“有望弥合量子力学与相对论鸿沟”的突破。

当成果五次登上《人民日报》，当江苏省委将其列为科技攻坚项目，杜灵杰只是说：“这不过是量子深海的第一声回响。”

薪火相传  培育科研长河的后浪

实验室角落的长桌，是思想激荡的港湾。每当实验遇挫，杜灵杰便与学生围坐于此，指尖在数据图表上划出思考的轨迹。

他从不给出现成答案，却像拆解精密钟表般引导学生将问题层层剥离。对理论见长的学生，他布置拓扑物理前沿文献；对实验能手，则放手让其主导低温系统调试。在育人中践行“因材施教”的科学方法论，他的学生中已有3人在《物理评论快报》发表论文。

在量子物理的深海里，他既是追逐光子的探路者，更是托举后浪的摆渡人，让“十年磨一剑”的坚守与“敢为天下先”的豪情，在青年科研者的血脉中代代传承。

当杜灵杰望向实验室外的晨光，他知道，这场在量子世界的探索才刚刚开始，那些被微观粒子照亮的科研之路，终将编织成改变世界的科技脉络，在人类认知的边界上，长成中国科学的参天巨树。

来源：宁新聚力