丁洪院士：以大科学之梦筑强国根基

办公桌一角，学生赠送的手办静静摆放，卡通人像旁的四个螺旋造型摆件，对应丁洪数十年科研路上四项里程碑式原创成果：1996年发现铜基超导赝能隙、2008年测出铁基超导s-波序参量、2015年在固体中找到外尔费米子、2018年观测到纯净马约拉纳零能模。

近日，丁洪荣获“2026年上海最美科技工作者”荣誉。作为中国科学院院士、上海交通大学李政道研究所副所长，他是美国物理学界首位全职归国的终身正教授，怀揣大科学装置“三个中国梦”从零搭建科研重器，以“铁马”之志扎根拓扑量子前沿，用数十年深耕践行一名实验物理学家的报国初心。

弃海外终身教职归国 奔赴三个中国梦

2007年，一场髋关节手术，让彼时已是波士顿学院终身正教授的丁洪停下连续多年的科研节奏。卧床休养的百余天里，一位归国前辈院士的话，始终萦绕在他心头：“想要干大事，还得回国。”

在美国深耕近20载，丁洪拥有成熟实验室、稳定团队与优渥的科研环境，留美安稳可期，回国前路未知。彼时国内高端角分辨光电子能谱实验平台几乎空白，缺少先进同步辐射光束线，回国后极有可能长期缺少实验条件，难以产出高水平成果。但丁洪态度坚定：“要是连这点信心都没有，我就不要回来了。”2008年丁洪举家归国，成为全美物理界第一位全职回国的终身正教授。

刚回国，硬件短板就成为摆在团队面前的第一道难关。当年铁基高温超导刚发现时，自己国内实验室还未开建。为抢占科研先机，丁洪远赴日本合作者的实验室开展实验。八天时间里，他只休息了两晚，日夜坚守在超高真空实验腔旁，最终率先观测到铁基超导体无节点 s-波超导序参量，为确立铁基超导配对对称性提供了关键实验证据，相关论文获评《科学观察》（《Science Watch》）快速突破性论文。

这段经历也让丁洪清醒认识到：依靠他国科研装置，我国基础物理研究永远只能跟跑。由此，他立下业内看来近乎遥不可及的三个中国梦：在上海光源建设全球一流光束线站“梦之线”；推动建设世界亮度最高的高能同步辐射光源“梦之环”；参与规划建设怀柔科学城“梦之城”。

建设大科学装置周期漫长，数年甚至十余年难以产出论文，不少同行惋惜他耗费科研黄金期投入工程协调工作。“梦之线”立项之初，更是饱受质疑，评审专家认为项目技术难度过高、落地难度极大，建议简化设计方案快速落地。但丁洪坚决否决简化路线，认为简化设备只能支撑短期基础研究，无法满足未来二十年拓扑材料、高温超导领域的前沿探索需求。

项目推进全程阻力重重，超高真空腔体、高精度光学元件等核心部件高度依赖进口，整套光路设计无国内成熟案例可供参考；项目横跨多家科研院所、工程单位与审批部门，任一环节停滞都会延误工期。五年间，丁洪频繁往返京沪，一遍遍修改设计方案、开展项目论证，持续沟通协调各方资源，全力推进项目落地。在他看来，大科学装置是原始创新的根基，自己有能力，就必须为国内后辈科研人搭建更高起点的实验平台。

2015年，尚未完全竣工的“梦之线”迎来历史性突破。1929年理论预言的外尔费米子，在此后86年间始终未能在固体材料中找到实验证据。依托“梦之线”超高分辨率测量能力，丁洪团队向这一世纪科学难题发起冲击。

攻关过程充满挫败。团队筛选多批样品，不断地解理单晶，反复校准探测器、调整光子能量，漫长测试周期内，理论预言的费米弧特征始终没有出现。丁洪稳住团队心态，带领科研人员逐条排查实验参数、在多次失败中持续缩小实验误差。终于，清晰的费米弧信号出现在屏幕上，人类首次在固体材料中观测到外尔费米子，为这项跨越近百年的科学猜想画上句号。

这项成果斩获多项国际重磅认可，入选英国《物理世界》年度十大突破、美国物理学会八大标志性进展、中国科学十大进展。如今，“梦之线”稳定运行，“梦之环”建成出光，“梦之城”稳步建设为世界级科学高地，当年三个看似遥不可及的梦想，全部落地成真。

深耕拓扑量子赛道 以铁马之志勇闯无人区

在外尔费米子研究取得重大突破后，丁洪没有停留在熟悉的研究舒适区，敏锐地转向战略价值更高、技术难度更大的拓扑量子计算研究。当时主流超导量子比特存在固有缺陷，微小温度、振动、电磁干扰都会导致量子态坍塌，规模化纠错难度极大。拓扑量子比特凭借天然抗干扰特性，被视作解决容错难题的核心方案，而实现拓扑量子比特的关键，就是捕获马约拉纳零能模。

彼时全球学界并不看好铁基超导研究路线，相关理论尚存争议，实验成功率极低，团队预判百次实验仅有一次可能观测到有效信号。前期十二组低温扫描实验全部一无所获，谱图上看不到任何零能峰特征，团队士气持续低迷。丁洪时常和学生强调，坚韧是科研最重要的品质，不能仅凭几次失败就否定研究方向，要细致排查每一处干扰因素。

丁洪团队与合作者精心挑选最佳样品，优化实验条件，逐一排除杂质等因素带来的干扰。第十三次实验，仪器屏幕上显现出微弱但清晰的零能峰。短暂的欣喜过后是上百次重复性验证工作。研究人员变换磁场、温度、样品位置等各类条件，逐一排除假信号干扰，最终在铁基超导磁通涡旋中心，观测到当时最纯净、不会随空间位置劈裂的马约拉纳零能模。该成果入选当年中国十大科技进展新闻，为拓扑量子计算开辟全新材料体系。

丁洪将配套科研平台命名为“铁马平台”，取自陆游名句“夜阑卧听风吹雨，铁马冰河入梦来”。“铁”代表铁基超导体，“马”指代马约拉纳任意子，名称既凝练团队核心研究方向，更承载着科研人员矢志报国、勇攀高峰的理想信念。

育人育才，是丁洪科研道路上的另一项重要使命。“做科研最大的心愿，就是看着一批年轻人成长起来。”苗虎、殷嘉鑫、吕佰晴、孔令元等多名学生毕业后前往普林斯顿、麻省理工、耶鲁等世界顶尖高校开展博士后研究，近半数毕业生留在全球学术界获得教职。

工作之外，丁洪偏爱古典音乐与美术展览，他认为科学与艺术都在探寻世界底层秩序，这份审美也塑造了他独有的科研眼光：不追逐短平快的热门课题，专挑影响学科根基、周期漫长的重大难题深耕。

如今已过天命之年，丁洪依旧常年奔走实验室和科研研讨会之间。“只要物理定律没有禁止，人类终能找到实现的路径。”丁洪始终以探路者的姿态行走在科技强国的征途上。