陈文兰在美国波士顿的查尔斯河上。

“有人说女生不适合学理科，认为女生会读书，但到需要创造力的时候就不行了，这种观点是不对的。”清华大学物理系助理教授陈文兰认为，真正能够改变同事对你的态度、改变科研进展的是一个人的努力和天赋。

36岁的陈文兰是一个孩子的妈妈，同时也是量子科学领域一名乘风破浪的科研工作者，并荣登福布斯中国2020科技女性榜。

做科研是“高级的快乐”

喜欢拆闹钟、收音机，爱看《十万个为什么》……和同龄小伙伴不同，陈文兰从小就有很强的好奇心，对很多事情都想“一探究竟”，这为她后来从事科研工作作了铺垫。

与冷原子结下不解之缘是在大学的一堂量子力学课上。“那堂课让我看到了宏观世界之外还有更吸引人的世界。量子开始让我着迷，我可以通过实验研究更好地了解世界。”陈文兰说。

真正带领陈文兰进入冷原子领域的是她本科和研究生导师——北京大学 技术学院教授陈徐宗，他在国内实现了第一个磁光阱和原子喷泉的构建。“陈老师对科研非常投入，是我努力拼搏的榜样。”

她读本科时科研条件比较艰苦。比如，激光、真空、电路控制系统都很昂贵，在经费缺乏的情况下，许多实验仪器需要“自制”，若要实现物理目标，前期就要花费几年时间制作仪器设备。

不过，去年回国的陈文兰感觉国内实验物理环境发生了翻天覆地的变化。“国内越来越重视科研投入，有充裕的经费支持，供我们购买实验所需的设备，这为后续科研工作的开展节约了很多时间。”

“我生在了一个幸福的时代。”陈文兰坦言，在中世纪时期，做科研需要自己出钱出力，甚至需要有一定的财富积累才能开启“科研梦”，而现在大家清楚地看到科技进步和生产力提升的直接关联，所以科研就变成了一种职业，对于财富积累阈值的要求降低了很多。

“从事这项研究工作是有难度的，但对我来说却是‘高级的快乐’。”陈文兰说，她很享受在冷原子世界里尽情地遨游和探索。

痴迷于冷原子世界

基础研究不单是在满足求知欲、突破人类知识界限方面起决定性影响，在利用科技发展提高生产力方面也有值得重视的价值。量子信息、量子科学有很大的实用前景，陈文兰对此深信不疑，这也使她干劲十足。

多年来，她一直从事超冷原子的实验工作。在一般室温条件下，因为有温度，原子一直在不停地运动，其速度与飞机飞行速度相当。要想探秘原子，就需要给它施一个“定身咒”。“做法就是用激光把原子冷到几乎不动，在温度极低的情况下，许多量子特性会随之显现出来。”

到底有多冷呢？比室温还要低九个量级，说是全宇宙最低温度也不为过，而这本身就是一件很有挑战性的事情。“我们在这样的条件下对原子进行操控，用它来模拟或者设计一些量子器件。”陈文兰说。

2013年，陈文兰在冷原子和高协同度光学腔内研制出单光子的三极管。这项成果发表于《科学》、被《自然》进行专题报道，并扩展到十多个不同的量子体系中。在当时看来，冷原子系统不是一个好的可扩展系统，所以只算是基础研究。

在之后的几年时间，很多科学家把类似的想法移植到了光子晶体系统、固体材料系统、超导系统，冷原子（比如里德堡原子）也实现了50个量子比特的精密操控实验。几年前的纯基础研究，很快就变成了实用技术的起点。陈文兰表示，不远的将来还可作为核心元件搭建量子信息和量子计算的硬件系统。

在探索量子科学的过程中，她从不停歇。2019年，她的团队发现了一种新的制备最大量子纠缠态GHZ态的方法，预计可以将GHZ态的制备规模扩展至2000个原子以上，比目前已经实现的GHZ态的量子比特数提升了两个数量级。通过该方法获得的量子纠缠资源，将有效地推动量子精密测量、原子钟、量子信息等相关领域的发展。

“努力工作，努力玩。”两者都要做到极致，这是陈文兰对生活和科研的态度。工作之余，她特别喜欢攀岩、徒步、帆船，“只要有机会，感兴趣的事情都要努力尝试，不枉世上走一遭”。

言传身教培养学生

在国外读博期间，麻省理工学院的Vladan Vuletic和Wolfgang Ketterle两位老师，以及美国国家标准与技术研究院的Debbie Jin老师都给她留下了非常深刻的印象。

“我们从小就认为，老师说的话都正确，学生应该听老师的。”令陈文兰意外的是，博士生导师Vladan Vuletic的教育理念完全不同，不会因为他很权威而让学生听从。他会在跟学生交谈的过程中启发学生思考，通过聊天教会学生很多知识和科研方法，慢慢引领学生找到“突破口”，这会让学生很有动力。

Wolfgang Ketterle是一名诺贝尔奖得主，他对科研十分狂热。尽管非常忙碌，他还会每周保证至少两个下午、8小时左右时间，与五个实验小组分别坐下来讨论实验室的具体问题。“他的物理直觉超级好，能快速抓住问题的核心。他也教会了我用非常简单的物理公式描述和估算极其复杂的物理问题。”陈文兰说。

在陈文兰眼里，Debbie Jin是一位非常值得敬重的女科学家。“她非常和蔼可亲，会根据你的专业水平调整说话方式，用很简单且容易理解的语言，把复杂的事情讲清楚。”

从三位老师身上，陈文兰看到了为人师表应有的态度和定位。在回国后的教学生涯里，这些美好的“基因”也被她传承了下来。

对于学生，陈文兰会尽量创造丰富的环境和机会帮助他们成长。“我的目的不是把知识‘塞’给他们，而是把他们当成我的合作者，帮助他们独立成长为一名优秀的科研工作者。”

正是抱着这样的理念，在陈文兰的课堂上从来没有师生界限，大家就像同事一样坐在一起畅快地讨论不同的物理课题，探讨工作中遇到的问题应该如何解决。即使是在新冠肺炎疫情期间，他们也在“火热”地进行着云科研、云实验。

创新无尽时，探索无休止。在科研之路上，陈文兰还有很多感兴趣的事情要做，“在实用技术方面，我的近期目标是实现高保真度的单光子非破坏性测量。在基础研究方面，我要搭建基于冷原子和高协同度光学腔的量子计算平台”。