新的一年开始,陈墨把研究方向推进到了下一个阶段。
量子神经接口v2.0的样机已经有了,专利体系已经建好,临床数据已经在积累,诉讼已经提交。这些是已经在推进的事情,它们都需要时间,不是他每天都需要介入的,他给它们设置好了节点和跟踪机制,然后把注意力转移到了他真正最想做的那件事上。
拓扑绝缘体。
这不是一个新的研究方向,他在研究量子神经接口的六年里,脑子里一直有一条旁支,像是一个被他搁置在书架上的问题,一直在等他有空的时候把它拿下来。
拓扑绝缘体是一种在材料学里存在了几十年的概念,理论完善,实验室里已经做出了很多种,但从来没有能真正在室温下、在实际应用中稳定工作的版本。所有已知的拓扑绝缘体要么需要超低温,要么性质很脆,只要外部条件稍有变化就会失去拓扑特性。
这是困扰材料学界三十多年的难题,有几十位研究人员在上面投入了职业生涯。
陈墨在读博期间曾经把这个问题的文献全部过了一遍,当时就看出来了问题的核心在哪里——不是材料本身,是大家在构建材料的拓扑保护机制时用的理论框架有一个假设,那个假设在理想条件下成立,但在现实条件下,它忽略了一类很小的量子涨落,那个涨落在超低温下可以忽略不计,但在室温下会积累到足以破坏拓扑特性的程度。
他当时在草稿本上推导了一页,觉得这个方向有意思,然后被导师分配了新的任务,这件事就搁下了。
六年后,他把那本草稿本从书架上取下来,翻到那一页,重新开始推导。
他推导了三个星期。
第一周,他重新建立了整个理论框架,这需要把现有的拓扑绝缘体理论和他后来对量子信息学的深入研究结合起来,那个结合本身就是一项相当复杂的工作。
第二周,他找到了一个可能解决量子涨落问题的机制——不是消除那个涨落,而是把涨落本身变成拓扑保护机制的一部分,用它来维持而不是破坏拓扑特性。这个想法听起来很怪,因为它和直觉相反,但数学上是自洽的。
第三周,他把这个机制的理论推导做完了,用了整整二百页的草稿纸,然后把结论整理进电脑,用符号计算软件验证了关键步骤。
结论是:理论上,存在一类满足特定晶格约束的材料,在这种材料里,他提出的机制可以在室温下维持拓扑特性,而且比现有的拓扑绝缘体更鲁棒。
理论上。
要验证这个理论,需要实际合成出这种材料,那需要一个材料学实验室,需要特定的设备,需要一批具体的合成实验。
陈墨把这件事在脑子里评估了一遍,得出了两个结论:
第一,他没有材料学实验室,他现在是一个在郊区公寓里做研究的人; 第二,他认识一个可能帮到他的人。
他给韩承发了一条消息:
"你认不认识做材料研究的人,要认真做研究的那种?"
韩承的回复来得比他预期的快:
"有一个,华国材料研究院的,你叫她李曦,我们过,她帮过承铸解决过一个表面处理问题,是个实事的人,我给你要联系方式?"
陈墨说:"要。"
李曦今年三十六岁,华国材料研究院的副研究员,研究方向是低维材料和拓扑材料,在她的领域里发表了二十多篇被引用超过百次的论文。
陈墨给她发了邮件,邮件里没有客套,直接把理论框架的核心部分摘录了两页附上,然后说:我有一个关于室温稳定拓扑绝缘体的理论构想,需要材料合成层面的验证,你有兴趣看看吗?
李曦的回复在两天后来了:
"这两页是你自己推导的吗?"
陈墨说:"是。"
"你能把完整的理论框架发我吗?"
陈墨把两百页草稿整理成的电子版发过去了。
李曦的下一封回复隔了整整五天。
"你在哪里?我想当面谈。"
他们在华国材料研究院的会议室里见面了。
李曦比陈墨想象的更沉默,她进来,坐下,把陈墨整理好的打印稿摊在桌上,翻到了她做了标注的页码,说:
"第八十七页,第三行到第十一行,这个推导里有一个步骤我一直没有搞清楚,你能解释一下吗?"
陈墨解释了,花了大约五分钟。
李曦听完,翻到下一个有标注的地方,问了下一个问题。
他们就这样,一个问,一个答,把整个理论框架从头到尾过了一遍,总共用了将近三个小时。
结束的时候,李曦把打印稿合上,沉默了大概一分钟。
然后她说:
"你知道你在做什么吗?"
"知道,"陈墨说。
"材料学界在这个问题上卡了三十年,"她说,"你真的认为这个机制能解决那个卡点?"
"理论上是,"陈墨说,"所以我需要实验验证。"
"需要多少资源?"
陈墨把他的估算说了出来:需要一个材料合成实验室的使用权,大约六到八个月的实验时间,合成二十到三十个不同参数的样品,用扫描隧道显微镜和角分辨光电子能谱做表征。
李曦听完,说:"仪器我们院里有,实验室我可以申请,但时间是个问题,我手头有两个在跑的,不可能全程配合你。"
"我不需要全程配合,"陈墨说,"你给我实验室的使用权,我自己可以做大部分工作,你帮我审核实验方案和结果分析就够了。"
李曦看了他一眼,说:"你做过材料合成实验吗?"
"读博期间做过一年半,不算精通,但够用,"陈墨说,"而且有些我不确定的地方,可以问你。"
李曦沉默了。
"你为什么要做这件事?"她问,"你现在不是在做神经接口吗?"
"两件事都要做,"陈墨说,"拓扑绝缘体解决了之后,室温超导就有了新的实现路径,室温超导解决之后,我的芯片工作功耗可以降到现在的百分之三以下,这对神经接口的长期工作稳定性有直接影响。"
李曦把这个逻辑链听完,眨了一下眼睛。
"你想把这两件事连起来做,"她说。
"不只是两件,"陈墨说,"但先做这两件。"
李曦在桌上翻了翻那份打印稿,又翻回了她标注最多的那几页,看了一会儿,然后把稿子合上,推到一边。
"好,"她说,"我帮你。但有一个条件:联合署名。"
"当然,"陈墨说,"这是应该的。"
"不是'应该的',"李曦说,表情里有一点什么,是某种长期习惯了不被当成理所当然的人才会有的那种警觉,"是我的条件,我要在合同里写清楚。"
"可以,"陈墨说,"我的律师起草,你审查,你认为合适了再签。"
那个下午,陈墨从材料研究院出来,走在那条通往地铁站的路上,脑子里已经开始推进下一步的实验方案了。
拓扑绝缘体的理论有了,实验方有了,实验室有了。
他需要六到八个月,然后那个三十年的问题,就会有一个答案。
他不知道答案是不是他期望的那个,理论推导不等于实验验证,这是他接受的第一条科研训练。但他知道他的理论框架是自洽的,他知道他对那个涨落机制的判断是建立在扎实的数学基础上的,他知道如果有人能把这件事做出来,他是现在为止离那个答案最近的人。
地铁进站了,他走进车厢,靠在立柱旁边,看着窗外的隧道壁在加速中变成一道模糊的灰色。
他的手机震动了一下,是林雪发来的:
"今晚在家吃?"
他回了一个字:
"在。"
然后把手机收起来,闭上眼睛,在噪声里思考,一直到出站。