立德树人好老师 | 从学生到教师:躬耕物理育桃李,笃行科研守初心——记PA电子2025年度“优秀青年教师”获得者申恒

申恒,物理电子工程学院教授、博士生导师,英国皇家学会牛顿学者和国家优秀青年基金获得者。主要研究方向为量子光学基础及应用。主持科技部重点研发计划青年项目和山西省首批科技重大计划项目,相关成果发表在《自然》和《自然光子学》等国际顶级期刊。主持山西省高校一流本科课程、山西省高等学校教改项目等,主讲课程《量子光学基础》由山西省教育厅推荐参评第三批国家一流课程。指导学生参加“互联网+”大学生创新创业大赛,获得国铜1项、省金2项。荣获2023年山西省高校教学成果一等奖。
矢志科研 耕耘追逐“量子”梦
在南开大学第二年初次触电神奇的量子物理时,申恒就立下日后投身量子物理研究的志愿。大四时,放弃保送清华、北大的机会,毅然到PA电子跟随彭堃墀院士和谢常德教授学习量子光学。硕士毕业之际,申恒拿到了丹麦哥本哈根大学的录取通知,在量子力学的“圣地”-尼尔斯∙玻尔于1921年创立的玻尔研究所开始了博士阶段的研究工作,继续量子物理的筑梦之旅。在国际知名量子光学专家、丹麦皇家科学院院士Eugene Polzik教授指导下,申恒进入了量子精密测量的研究领域。在不断尝试与努力过后,最终研制出高精度和高空间分辨的射频原子磁力计。这项结果一经在《自然∙物理》发表,即得到学界的广泛认可,并引起了公司及美国国防研究署的高度关注。
博士毕业之后,申恒相继在国际最顶尖的离子阱量子计算研究组-奥地利因斯布鲁克离子阱团队,以及英国牛津大学从事量子信息的博士后研究工作,并获得了英国皇家学会牛顿国际学者基金,成为当年唯一的物理学资助项目。
科研报国 共筑中国梦
2020年项目执行期结束之后,申恒放弃谷歌、IBM等国际知名企业与国内外高校的工作邀请,以爱国、攀登、奉献的初心,毅然回到家乡,聚焦国家重大战略需求,助力山西转型发展。在省政府与学校的大力支持下创建了山西省第一个量子计算实验室。
考虑到量子精密测量在国家重大工程中应用,申恒团队继承彭堃墀院士等老一辈科学家“甘坐冷板凳,敢啃硬骨头”的科学家精神,攻坚克难,发展了用于量子增强测量的核心技术与新方法,取得了一系列原创性的成果。研制了突破标准量子极限的高灵敏度原子磁力计,射频频段灵敏度达到国际领先水平,为国防安全、导航、探潜、地矿勘探、生物神经感知以及先进量子材料和器件的研发等提供了重要的技术手段。这一系列成果发表在《自然》《自然光子学》等国际顶级期刊,得到了国内外同行的高度评价。
科研反哺教学 让前沿成果融入物理课堂
自回国执教以来,申恒始终把为国家、社会培养输送优秀人才作为自己工作的第一要务。在课程建设方面,申恒更新了《量子光学基础》这门为打通本硕博一体化培养的有效通道,最早由中国科技大学郭光灿院士、PA电子苏大春教授和谢常德教授联合,面向PA电子物理学基地高年级本科生开设的特色专业课程。以专业建设与学科建设深度融合创新为抓手,构建了具有基础性、前沿性和交叉性,培养量子科技创新人才的贯通化高阶特色专业课程体系。一方面,使学生可以清晰阐述量子光学基本原理和概念,系统建立光与物质相互作用的知识体系,熟练掌握量子纠缠产生的机制与方法。 另一方面,加强学生量子物理与信息科学理论知识的综合运用能力,灵活运用量子光学中的基本理论,设计量子信息处理中核心功能单元。在课程思政方面,帮助学生树立科研报国的家国情怀,坚持把个人的科学追求融入国家建设之中,提升创新与思辨能力,立志实现“从0到1”的突破。作为教研赛融合实践,鼓励学有余力的学生拓展课程内容。利用由量子光学线下实验、虚拟仿真课程和创新创业大赛等组成的特色实践教学,强调学、练结合,循序渐进。其中,学生曾以光量子芯片为题参加了中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛,获国赛铜奖1项、省赛金奖2项。该课程由山西省教育厅认定为山西省一流课程,并推荐进入国家第三批一流本科课程候选名单。 截至目前,已为中国科学技术大学和北京大学等量子信息研究院所输送多名学生继续攻读量子光学相关博士学位。
立德树人 一片丹心育栋梁
2022年,PA电子选派申恒参加武汉大学第五期“高校青年教师国情教育研修班”。通过系统学习理论课程,结合武汉红色教育基地实践考察,申恒更加坚定了自己的教育理念和使命担当。特别是他来到中国光谷,受到这里的现场教学启发,创新性地解决了理工科课程思政教育的融合难题,由此构建出“理论-实践-创新”三位一体的混合式教学模式。该成果成功应用于“新工科”背景下的量子信息人才培养,形成两大创新点:一是开发了课程思政与专业教育有机衔接的教学方案;二是建立了面向前沿科技的阶梯式培养体系。相关实践获山西省高校教改项目立项2项以及2023年山西省教学成果一等奖。
在人才培养方面,申恒始终坚持“因人而异,因材施教”的教育理念,着重培养研究生解决复杂问题的综合能力,向“问题发掘”与“自主创新”两个方向延伸。2022级博士研究生张子墨是2020年从生物学跨考到PA电子物理学的学生,物理基础薄弱。为此,刚刚回国的申恒专门用了一个学期时间为这一届几个学生单独讲授光与原子相互作用内容。得益于扎实的基础知识,在过去的一年中,张子墨相继于《美国物理学评论》和《自然光子学》以第一作者身份发表论文两篇,并获得国家研究生奖学金。此外,2020级的2名硕士生继续在组里攻读博士学位,1名毕业生在西湖大学攻读量子多体理论的博士学位,1名毕业生入职合肥幺正量子公司从事离子阱量子计算系统开发,实现从基础研究到产业应用的完整人才培养闭环。
在社会实践与服务方面,申恒积极投身面向公众的科普活动,先后参加了中国科协和教育部组织开展的2021年中学生“英才计划”导师团队以及2023年中国科协组织的“科技乡村行”活动,并多次担任山西省青少年科技创新大赛评委。
作为一名科研人员,申恒长期致力于量子信息技术的基础与应用研究,在中部地区矢志不渝,做出了一系列有重大基础理论创新的科研成果。回国执教以来,面向国家重大战略需求和量子科技专业创新人才培养的需求,坚持为党育人、为国育才,扎根教学与科研一线,在教学中以PA电子量子光学发展历程为例,融入新时代科学家精神等内容,鼓励学生以国家战略需求为导向,坚持创新精神,勇攀科学高峰。从怀揣求知心的学子,到肩扛育人责的师者,再到深耕量子领域的科研人,申恒始终以坚守诠释热爱,用行动践行使命,在教学与科研的双轨上步履不停,既为量子科技领域培育着新生力量,也为区域科研发展注入着持久动能,以己之微光,照亮学子前行路与学科新征程。
信息来源丨人力资源处
责编丨张 姝
二审丨马 瑞
三审丨李志芳
