作为一名材料科学家，土生土长的成都90后小伙高然自2013年在复旦大学材料科学系本科毕业后，先后取得美国伊利诺伊大学香槟分校材料科学硕士学位和加利福尼亚大学伯克利分校博士学位。2019年6月，高然加入阿里巴巴达摩院量子实验室，专注于量子芯片的制备，以及利用新技术和新材料提升芯片性能。
图为阿里巴巴达摩院量子实验室量子科学家高然（阿里巴巴供图）
他参与研发的新材料体系（外延氮化钛）极大助力了团队产出可靠以及高性能的量子芯片——超导量子比特的弛豫时间（量子比特最关键的性能指标之一）达到世界先进水平的200多微秒。同时，他的工作也为团队进一步实现超高精度的两比特量子门奠定了基础。
无论本科、研究生还是博士，高然一直专注于材料科学专业。他认为，材料科学是可“宽”可“细”的领域。“宽”体现在材料科学处于各个学科的交汇点上，每种材料都有特殊的物理以及化学性质，同时每种材料又有特别的可利用价值，这使得材料科学专业领域的人才需要了解各个学科的精髓并融会贯通。“细”在于每一种材料或者某一种方法都值得研究十几年甚至一辈子。当某一个材料体系被挖掘出来，并展现出令人惊异的性能的时候，简单地问一句为什么便能带你走入自然界最核心但又最费解的谜题中。
“我读博士的研究所关注的问题其实只有一个，即结晶材料的一些微结构畸变会对材料性能造成什么影响。这里所关心的畸变其实是我们生活中完全体察不到的原子层面微小的位移，尺度在皮米量级，但是正这样的畸变不会使得材料的对称性发生翻天覆地的变化，甚至能让一个导电的材料变成绝缘体。这些研究经历，不单单让我接受到全世界最顶尖的科学研究训练，更是让我意识到材料科学在未来世界中所扮演的重要角色。高性能计算、5G、激光雷达、新能源，每一项新产业都对新材料的突破有着迫切需求。”高然说。
量子计算也不例外。作为一项颠覆性的新兴技术，量子计算所带来的澎湃算力也意味着现阶段技术上艰巨的挑战。其中最重要的挑战之一，是如何能够将脆弱的量子态在一个物理系统中保存足够长的时间支撑做完所有运算，因此，做好一个芯片系统是一项庞大的多方协作工程。
于高然而言，在阿里巴巴量子实验室需要探索的重心就是怎样从材料维度把量子芯片的保真度持续提高，同时引入新材料体系实现突破。新材料的“新”，不仅仅体现在材料体系的新，而是通过创新的更精确的制备以及调控手段来获得最理想的材料性能。
在完成第一个量子比特并稳定产出之后，高然开始考虑将外延生长高质量材料的思路引入到量子芯片的制备中来。据了解，这套方案需要两步来实现：一是挑选合适的材料体系进行外延调控；二是研发一套适合此体系的模板技术，做出纳米级的器件结构。
“失败的尝试是必然会经历的，但成功的兴奋会让一切显得值得。通过一年多的尝试和优化，我们不仅完成了模板技术开发，同时利用氮化钛材料的外延体系实现了超导量子谐振腔品质因子的世界领先结果。这些工作只是我们撬开量子计算大门的开始，我和同事们也都期待能够有更多、更兴奋的结果去探索和创造。希望我们的工作是世界领先且可以带动产业发展的，能够帮助滚起科技创新的雪球。”高然说。
90后青年是幸运的一代，他们身在改革开放以及全球化浪潮中，见证过国家经济发展最迅猛的时期，体验了新科技新技术带来的生活巨变。90后青年也是拥有理想抱负的一代，作为海归浪潮的一份子，相信所有类似经历的年轻人都会有更强烈的爱国心以及民族自信心。“相信我们这一代海归学子，拥有在西方长期的生活体验后，能够更加理性地取其精华、去其糟粕，并用更全球化的理性价值观，用我之所长，去专心做好一两件有价值的事。”高然说。
