编者按
从中国学术机构到德国久负盛名的莱布尼茨-汉诺威大学，一位富有远见的科学家正在塑造半导体材料和量子光电设备的未来。他拥有横跨中国、德国、荷兰和瑞士的卓越学术背景，目前担任莱布尼茨-汉诺威大学讲席教授。
他带领团队致力于开发可扩展且实用的量子技术，其杰出职业生涯更因获得欧洲研究
委员会（ERC）启动基金（Starting Grant）、巩固基金（Consolidator Grant）和概念验证基金（Proof-of-Concept project）而熠熠生辉。
在本期《Light人物》中，我们荣幸地邀请到这位非凡的科学家——丁飞教授，共同走近他鼓舞人心且成就斐然的科研之路。
人物简介
丁飞，德国莱布尼茨-汉诺威大学纳米物理学W3讲席教授，2003年获得合肥工业大学学士学位，2009年通过德国马克斯·普朗克学会与中国
科学院联合博士培养项目获得博士学位。2010年至2012年，他在苏黎世IBM研究实验室担任玛丽·居里研究员。2012年，成为德累斯顿IFW研究所的团队负责人，并于2016年迁至莱布尼茨-汉诺威大学担任教授，他是著名的ERC启动基金、巩固基金和概念验证基金的获得者。
「受访者」：丁飞
「采访者&翻译」：郭巳秋
Q：作为半导体材料与光电子器件领域的专家，请您系统介绍一下您当前的核心研究方向？
A1：我们的研究聚焦于半导体材料与量子光电器件，致力于发展可扩展的实用型量子技术。如图1所示，我们的研究主要包含三个相互关联的方向：
固态量子发射器：本方向致力于开发基于半导体材料的低噪声、确定性单光子与纠缠光子源。研究内容涵盖外延生长技术与光子集成方案，旨在突破量子光发射的性能极限。
半导体纳米结构光子学：我们通过设计与制备波导、微腔和光子晶体等新型纳米结构，在纳米尺度实现光-物质相互作用的有效操控。这些结构是构建高效率光产生、导引与探测器件的物理基础。
量子网络与计量学：基于上述纳米材料与光子器件，我们进一步致力于其在量子通信与量子计量网络中的应用研究。例如，在欧洲研究
委员会（ERC）近期资助的"MiNet"项目中，我们探索了大规模多体纠缠分布和跨城市量子通信链路的同步，旨在为未来量子互联网的应用奠定基础。
图1：丁飞教授课题组的部分研究设施，包括材料生长、光器件制造和量子光学实验室（第一行）；近期封面论文成果精选（第二行）
Q：2024年，您在Light: Science & Applications （Light）上发表了文章“High-rate intercity quantum key distribution with a semiconductor single-photon source[1]”，您可以简单介绍一下该工作的重要突破吗？
A：在这项工作中，我们首次实现了基于半导体单光源的高速量子密钥分发（QKD）跨城域传输实验。该研究我们与斯图加特大学Peter Michler教授和德国联邦物理技术研究院Stefan Kück教授合作完成，成功制备出具备高纯度、高频率及高亮度的单光源，这些特性对于安全量子通信至关重要。不同于常规实验室验证，我们将该系统部署于连接汉诺威与布伦瑞克（距离约79公里）的真实光纤网络中，并实现了迄今基于单光子的QKD系统中报道的最高密钥速率之一。该成果表明，半导体量子光源已不再局限于实验室概念验证，而是未来量子互联网基础设施中一项具有可行性的关键技术。此项工作亦为近期获ERC概念验证项目“ComPQT”资助的核心基础，如图2所示。
图2：ERC概念验证项目ComPQT将开发基于真正确定性量子光源的紧凑型即插即用网络终端。该终端将在汉诺威与布伦瑞克之间一条79公里长的量子链路上进行测试，以演示具备超高精度时间与频率同步能力的实时量子密钥分发。
Q：您在半导体量子网络领域取得了重要成绩，您认为该领域的未来发展方向是什么？
A：展望未来，我认为要真正推动基于半导体的量子网络实现实质性进展，需要解决几个关键挑战[2]：首先，将高质量的固态量子发射器发展为完全电信波段兼容、腔增强、具备确定性耦合与主动电调谐能力的不可区分单光子及纠缠光子源。这将推动量子光源从“实验室性能”跃升到“系统实用级”水平；其次，实现与光子芯片的混合集成。优质光源需与片上滤波器、开关和频率转换器等元件高效结合，并耦合低温CMOS控制电路及快速前馈/复用技术，从而在保持高保真度的前提下提升光子信息处理速率；第三，也是最具挑战性的方向之一，是建立与量子存储器及自旋-光子节点的接口，以支持中继器架构的光量子计算和远距离纠缠交换；最后，需推进大规模量子网络工程技术，涵盖光纤的相位/时间-频率稳定性、基于固态光源的MDI/TF-QKD等协议选择，以及超快光电子学等关键环节。
Q：得益于在中、德、瑞顶尖科研机构的工作经历，并担任莱布尼茨汉诺威大学讲席教授，您所具备的独特跨文化视角，对您的研究团队建设与技术路线规划产生了哪些深层次影响？
A：这是一个非常重要的问题。基于在不同国家课题组学习与工作的经历，我深刻体会到不同学术文化与研究方向各有其独特优势。正因如此，我始终鼓励青年科研人员在职业发展早期主动拓展视野，广泛接触多元的学术环境。例如，我在材料生长、光子器件和量子光学等领域的跨学科经历，深刻影响并塑造了我如今组建和带领团队的方式。在技术路径规划上，我从多位导师身上学到，应敢于设立具有前瞻性的长期目标，例如可扩展量子网络。但同时也要将其分解为具体且可执行的阶段任务。正如那句拉丁格言所言：“per aspera ad astra”（循此苦旅，以达星辰），唯有勇于迎接艰巨挑战，方能真正触及星辰。
Q：请您分享一下从德国求学到成为教授的过程中遇到的最大挑战是什么，以及您是如何克服这些挑战的？
A：来到欧洲后，我所面临的核心挑战之一在于适应一种截然不同的学术文化体系，尤其是在对研究者独立性与批判性思维方面，与我所熟悉的环境截然不同。例如，在中国我习惯遵循导师具体的指令，并每周进行详细汇报，在实验操作中也往往因担心损坏昂贵设备而过于谨慎。然而，在德国的研究环境中，我的导师仅提供宏观研究方向，在全面介绍设备后便赋予我充分的自主权。例如，初次使用新型激光器时，他在强调安全规范后便鼓励我自主尝试。通过这种“试错-调整”的实践过程，我不仅逐步掌握了独立解决问题的能力，也探索出更为高效的研究路径。
回首这段跨越文化的学术旅程，帮助我克服“文化冲击”的，是骨子里的那份坚持与向导师虚心学习的开放心态。如今，我已然学会将文化差异转化为自身的独特优势。学生时代所经历的那些挑战，于我而言实乃一份宝贵财富，正是这份经历塑造了今天在德国扎根的我——一位来自中国的教授。
Q：您分别于2016年，2022年和2025年三次获得欧洲最高荣誉研究奖项之一的欧洲研究委员会（ERC）资助。您认为青年科研人员在准备基金项目申请时，最需要关注哪些关键要素？
A：申请科研资助对青年学者的职业发展至关重要。根据我的经验，一份具有竞争力的项目申请书应具备以下几个关键要素：清晰而富有雄心的研究愿景、结构合理的研究计划、风险与收益之间的恰当平衡，以及对未来潜在影响力的充分展示。目前，许多青年学者在项目申请写作方面缺乏系统训练。他们可通过向导师或同行学习，提升清晰阐述科学问题、其重要性以及研究方法创新性的能力。值得一提的是，欧盟等许多资助计划尤其注重项目可能产生的广泛影响，这不仅包括高水平学术论文，还应体现对技术、社会或产业发展的实际推动作用。
Q：作为Light的编委，您认为期刊应该如何保持和强化自己的特色与优势，建设成为高质量科技期刊？
A：我认为Light期刊已经做得非常出色，因此我在这里只能重复强调我所看到的一些期刊优势。为保持其独特定位（连接科学与应用）并进一步提升竞争力，期刊应继续聚焦高质量、前沿性的研究成果，同时鼓励光学与光子学相关交叉学科工作。另一个关键在于坚持快速且严谨的同行评审机制，以此保障论文及时发表且不降低学术标准，从而赢得作者的长期信任。此外，Light可通过设立国际办公室、积极推介新兴研究方向（本人亦在此方面持续贡献力量）、策划热点主题专刊等方式增强学术影响力。最后，构建全球化的作者与读者社群也应成为期刊的重要任务。作为2025年Light会议的联合
主席，我见证了这一国际会议成功汇聚全球不同地区学者的盛况，这充分体现了期刊作为高质量跨学科研究枢纽的重要作用。
采访者介绍
郭巳秋，博士，编审，牛津大学访问学者。任中国
科学院长春光机所Light学术出版中心副总编，Light产业办公室负责人，卓越计划高起点新刊Light: Advanced Manufacturing编辑部主任、卓越计划领军期刊Light: Science & Applications科学编辑。荣获中国科技期刊青年编辑大赛杰出编辑（全国一等奖）、中国科协优秀科技论文编辑表彰、吉林省
高层次人才、广东省科技期刊优秀人才、中国
科学院长春光机所先进个人等荣誉；受邀成为权威核心期刊《中国期刊年鉴》2024“年度人物”；作为编辑出版行业青年代表两次受光明网报道；编辑出版的论文入选中国科协优秀论文、中国
科学院创新成果展等；作为项目负责人主持三项省部级项目，在Light、《编辑学报》《中国科技期刊研究》等学术期刊发表论文十余篇。曾作为会议执行人成功举办首届Light先进光学制造产业大会、Light联合国教科文组织国际光日活动系列学术活动；牵头落实Seed of Light星光奖学金社会公益活动评选；在国内外作受邀报告20余次。
参考文献
[1] Yang, J., Jiang, Z., Benthin, F. et al. High-rate intercity quantum key distribution with a semiconductor single-photon source. Light: Science&Applications 13, 150 (2024).
[2 ]Lu, C., Pan, J.W. Quantum-dot single-photon sources for the quantum internet. Nature Nanotechnology16, 1294 (2021).
（来源：中国光学微信公众号）
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