2026年9月9日——Falling Walls基金会宣布，芝加哥大学教授David Awschalom荣获享有盛誉的Falling Walls年度物理科学突破奖，以表彰其打破量子技术、分子与蛋白质之间壁垒的开创性研究工作。该国际奖项由总部位于柏林的组织颁发，该组织汇聚科学、商业与社会领域的领袖，以推动突破性思维，表彰通过跨学科研究解决全球科学挑战的成果。

Awschalom现为芝加哥大学普利兹克分子工程学院Liew Family量子工程与物理学讲席教授，并担任Chicago Quantum Exchange主任。近十年来，他一直在进行跨学科合作，开发将分子和蛋白质转化为量子比特的方法——这一宏大项目最终有望改善人类检测和对抗疾病的方式。（量子比特是构成量子技术的基本单元。）

这项工作处于一个难度极高的交叉地带：量子技术要求原子级别的无瑕精确，而生物学和化学领域的环境却往往难以控制。这些成果带来了对生命系统内量子态前所未有的操控能力，为超精确分子传感、生物相容性量子传感器以及生物医学成像的新前沿奠定了基础。

芝加哥大学荣誉退休医学教授、该校转化医学研究所前创始所长、Berggren量子生物学与医学中心现任联合主任Julian Solway（医学博士）表示：“这项研究凸显了量子科学与分子生物学交叉领域的巨大潜力。通过利用蛋白质架构构建量子比特系统，这项研究为在空前的单分子尺度上观察细胞动态与疾病过程开辟了全新的途径。”

“你只需要换个工厂”

这项工作始于2017年，当时Awschalom获得了一项Vannevar Bush教师奖学金。该奖学金由美国国防部颁发，为期五年，用于支持“研究者创造力与未知领域交汇”的新想法。固态量子比特通常采用自上而下的方式制造：先从传统半导体材料入手，以极高的精度加工，直到获得完全一致的状态。而Vannevar Bush奖学金资助的想法恰恰相反：自下而上地构建量子比特。如果不取用整块材料再加以筛选剥离，而是让量子比特像植物一样“生长”出来，会怎样呢？

Awschalom说：“你只需要换个工厂。化学家们多年来一直在其他体系中这么做；为什么我们不能把它用于量子科学与技术呢？”

这个想法花了大量工夫和时间才逐渐起步。首个重大突破出现在2020年，当时由Awschalom与时任西北大学化学教授的Danna Freedman等人组成的研究团队开发出可控并可用作量子比特的合成分子。数年后，与加州大学伯克利分校化学教授Jeffrey Long的合作带来了能够桥接磁性与光、并以与电信技术相同波长工作的分子量子比特。去年，Awschalom与一个包括芝加哥大学普利兹克分子工程学院副教授Peter Maurer在内的团队打破了量子与生物学之间的壁垒，开发出利用基因可编码蛋白质制造量子比特的革命性方法。细胞自身就能产生这些蛋白质，并可被设计成能与生命系统内感兴趣的靶标结合。

现任麻省理工学院Frederick George Keyes化学讲席教授的Danna Freedman表示：“这些成就强有力地说明，拥抱高风险、突破边界的科学会带来怎样的成果。制造分子量子比特需要我们以前所未有的方式将合成化学与量子工程连接起来；看到这些风险获得回报，为物理学、生物学和医学开辟了非凡的新前沿。”

坚持与耐心

Awschalom形容这项研究极具挑战性，关键节点之间往往横亘着漫长——有时长达数年——的试错过程。但他将研究生和合作者的坚持与勇气视为把屡屡受挫的实验最终转化为突破性成功的关键。

他说：“这需要耐心。它体现了我们那些出色的研究生——他们有勇气坚持那些多年未获成功的项目；体现了汇集各种专业知识的强大的跨学科合作；也体现了让我们得以真正探索种种可能性的经费渠道。”

Falling Walls年度科学突破奖旨在表彰那些“拓展”人类对宇宙认识的“边界”、“推动技术前沿”的研究。Awschalom与合作者强调，如果没有承担长期科学风险的意愿，以及共同探索学科交叉地带的努力，这一切都不可能实现。

“没有强大的合作，任何人都无法完成这项工作，”Awschalom说，“在现代科学中，你需要多种不同的技能组合，才能做出突破边界的发现。如今，大量重要的科学成果都诞生于传统学科之间的灰色地带——比如物理学与化学交汇之处，化学又与生物学交汇之处，等等。Falling Walls让‘突破可以来自敢于承担大风险并开展跨领域合作的意愿’这一理念得到彰显。能被选中，我深感荣幸。”

Awschalom将于今年11月在柏林举行的Falling Walls年度科学峰会上与其他获奖者一同展示这些研究成果。可在Falling Walls网站上阅读他的入围者访谈。