军事科学院徐馥芳:要有勇闯科技“无人区”的胆识******
光量子干涉实物图。图片来自新华社
党的二十大报告在总结十年来的重大科技创新成果时,再一次提到了量子信息。近年来,“墨子号”“九章”“祖冲之号”等一批量子信息领域的成果集中涌现,我国量子科技实现从跟跑、并跑,到部分领跑的重大历史性飞跃,量子科技发展的体系化能力正在稳步建立。
量子力学自1900年诞生以来,打开了人类认识世界的一扇新的大门。第一次量子革命,量子力学催生了晶体管、激光等重大发明。近年来,以量子计算和量子通信为代表的第二次量子革命兴起,极大地影响和改变着人类的生活。
本期科技访谈录,我们邀请到军事科学院量子技术方向学科带头人、国防科技创新研究院前沿交叉技术研究中心副研究员徐馥芳,请他谈一谈神奇的量子世界,展望量子科技发展的宏阔未来。
量子之美,美在未知
记者:习主席在党的二十大报告中,把量子信息列入新时代十年重大科技创新成果之一。量子信息是什么?它和我们经常提及的量子科技有什么关系?如今我国在量子信息领域都取得了哪些重要成就?
徐馥芳:量子信息是量子物理学和信息科学交叉催生的技术领域。它利用微观体系的量子效应,实现信息的高灵敏感知、安全传输和高速处理。量子信息主要包括量子通信、量子计算和量子精密测量等3个典型技术分支。
量子科技是一个更宏观的概念。它指的是量子力学建立后催生和发展起来的一系列科学与技术。随着量子信息技术的发展,量子科技发展进入新阶段,第二次量子革命兴起。这是一次巨大的飞跃,直接或间接改变和提升着人类获取、传输和处理信息的方式和能力。
近年来,我国在量子信息领域取得了很多重大成果。在量子通信领域,我国实现了光纤量子保密通信应用演示与验证的“京沪干线”,成功发射了“墨子号”量子卫星;在量子计算领域,我国实现了“九章”光量子计算原型芯片和“祖冲之号”超导量子技术原型系统;在量子探测领域,我国多个单位研制的冷原子干涉重力测量样机在国际重力比对试验中都取得了优秀成绩,针对水下目标探测的量子磁力探测样机已经针对典型场景开展了测试,等等。
记者:我们知道,量子力学是描述微观物理世界的理论。在您的眼里,又或者说在您的想象里,量子世界有多美?
徐馥芳:量子世界之美,在于它的神秘与未知。在量子的概念提出之前,我们对微观世界的认识,往往基于对宏观世界的理解之上。受到物理学自身限制,我们无法直接观测微观世界,甚至借助光学、电子学显微镜等也只能观测到皮毛。如今,了解过量子测量的我们都知道,量子测量会对被测量子系统产生影响;处于相同状态的量子系统被测量后可能得到不同的结果。这种因果颠倒的试验结果听来近乎玄幻,也是诸多科学家无法用经典物理学理论解释黑体辐射实验的原因。
在量子世界,很多经典物理学中不存在的物理状态变得可能。量子力学直接颠覆了我们对整个世界的认知。一个全新的世界在我们面前徐徐打开,太多的未知等待着我们去探索。这怎能不令人欣喜?
如今,还有许多物理现象难以被我们理解,比如量子隧穿、电子自旋、电子轨道跃迁、单电子自身干涉、测量导致的坍缩、共轭物理量无法同时精确测量(海森堡测不准原理),等等。这些都是量子世界里的一扇扇神秘的“大门”,一旦打开走进去,里面可能是一个更加幽远深邃的“洞天”。
但是,量子世界的神秘,或者说对量子世界的疑惑,并不足以使我们怀疑量子力学。量子力学的一部分已经得到实验验证,基于量子力学发展起来的科学与技术,已经极大地改变了我们的社会,并将继续服务于人类社会生活。
量子概念图。资料图片
对未来世界的影响,将远超你的想象
记者:有句俗话说,“遇事不决,量子力学”。量子似乎已经走进了人们的日常生活,又似乎还很遥远。您怎么看?
徐馥芳:很多时候,我们会觉得量子力学离我们很远。这一略带神秘、略显高深的学科,告诉我们微观世界中存在一些超导、超流、纠缠等神奇的量子效应,一般人很难理解。虽然一直都在说量子科技正在走进我们的生活,但是这一过程,往往以基础科学的形式在起作用。量子力学指导和推动了电子技术和信息技术的发展,但是我们的科学家、工程师和用户并不一定需要对量子力学懂太多。传统的学科还在将技术进一步推向前沿,仍有在不引入量子力学的情况下的进步空间。或者更直白地说,期望改变世界的量子信息技术,目前许多还停留在实验室阶段或者初步应用阶段,有待进一步突破。
另一方面,量子力学其实离我们又很近。我们周围的物质,包括我们的身体和大脑都是由原子分子构成的,它们在微观上遵守的是量子力学的规则。我们享受的现代科技产品,手机、电脑等都是量子力学指导的产物。近年来,随着量子信息技术的快速发展,量子通信、量子计算、量子精密测量领域都取得了一些重大进展,相关的科技产品正在加速走进我们的生活。
当然,我们更需清醒地看到,量子技术在向世界展现出其强大能力和发展潜力的同时,也面临巨大挑战。这其中,不仅有来自对量子态的长时间维持和精确调控等人类改造世界能力的挑战,更牵扯到物理学基础理论等人类认识世界能力的挑战。也许,还需经过漫长的时间,有新材料、新机理等特殊契机出现后,量子技术才能真正向世界显示其威力。
记者:请您设想一下,量子信息技术会给我们的未来生活带来怎样的改变?
徐馥芳:量子信息技术对未来世界的影响,将远超你的想象。在量子信息技术的3个分支中,量子精密测量和量子通信发展得相对成熟,已经从实验室“飞入寻常百姓家”。而难度最大的量子计算,发展仍处于早期阶段,距离商用普及仍有较长距离。我们乐观估计,还要20年以上的时间才能实现。
量子计算是量子信息技术中最综合的一个技术分支,也是对信息技术冲击最大的一个分支。从算盘时代发展到冯·诺依曼架构的电子计算机时代,人类社会发生了翻天覆地的变化。从经典计算机到量子计算机,“量子比特”取代了经典的“比特”,量子计算机在理论上具有秒杀所有传统计算机的计算能力。可以想象,一旦通用量子计算机发展起来,人类社会又将再次经历巨大变化。网络信息安全、大数据和人工智能、化学生物制药、金融工程、智能制造等领域都将因为量子计算机的巨大信息处理能力,发生颠覆性改变。
有没有勇闯科技“无人区”的胆识,决定了我们未来能走多远
记者:在钻研量子技术的道路上,您遇到最艰难的挑战是什么?
徐馥芳:从我的经历来看,最艰难的往往是起步阶段。我们这个团队是伴随着2017年新军事科学院调整组建而成立的一个研究团队,刚刚成立时,团队只有几个人,来自全军不同的单位。我还清楚记得,大家刚来到单位的时候,办公场地都是临时借用的,第一份项目申报书,是在临时租借的宿舍中完成的。但大家都没有被这些现实困难吓倒,科研经费有限,就省吃俭用买设备买器件;团队人才短缺,就想方设法引进、培养青年人才……几年时间过来了,我们的团队已经相对稳定成熟,科研条件有了很大改善,也取得了不少研究成果。
回顾这段从零起步的创业历程,我最大感触是,我们这一代科研人员赶上了一个好时代。在国家高度重视科技创新的大背景下,在党中央和中央军委的相关政策扶持下,在军事科学院良好的科研氛围下,我们团队可以瞄准一个目标,心无旁骛地共同努力。在这种环境下,拼搏也成为内在的自发本能。
记者:您认为,研究量子技术和其他科学技术有什么不同?研究量子技术需要怎样的科学精神?
徐馥芳:由于量子物理的概念与宏观世界完全不同,从事量子技术研究需要经过科学的系统训练,接受其独特的逻辑和技术方法。量子力学是一门完备的、严谨的科学。没经过系统训练,利用学习到的部分量子概念,结合自己的现实经验看待或处理问题,很容易走入歧路,产生错误观点。
现在社会上对量子技术存在着两种极端理解:一种是认为量子技术是骗子技术,所有的都是假的,不认可量子力学的正确性,或者认可量子力学但不认可量子技术;另一种认为量子技术是万能的,会彻底颠覆现在的电子技术和信息技术。这两种理解毫无疑问都是错误的。量子力学是一门基础学科,我们需要理性认识基于量子力学发展起来的量子技术,尤其是方兴未艾的量子信息学。它是一门全新的交叉学科,它的发展将成为我们传统信息技术的有力补充,并成为信息技术深化发展的基础。
从我长期从事量子技术的经历来看,我认为,研究量子技术,一是需要科学严谨的态度,能够严格依据量子理论进行推理和验证,进行试验设计和现象解释;二是需要前瞻的洞察力,量子世界的现象和规律与我们熟悉的经验世界完全不同,对研究中碰到的问题,必须敢于大胆假设,勇于创新,小心求证;三是需要持之以恒的韧劲,在研究量子信息技术时,科学难题和工程技术难题同在,很多时候在短期内都难以出重大应用成果。中国古人常讲“十年磨一剑”,但在这个领域,有可能十年都难磨一剑,所以必须沉下心来埋头苦干。
在科学研究上,有时看似下的是慢功夫,实则走的是快车道。量子技术是一门非常前沿且深奥的学科,目前虽然已经有了一些研究成果,但还有更多的“无人区”等着我们去探索。当我们与世界同行站在同一起跑线上,有没有勇闯科技“无人区”的胆识,决定了我们未来能走多远。
文字整理:张志华
站在历史的十字路口 中共二十大如何与世界对话?******
(中共二十大·观察)站在历史的十字路口 中共二十大如何与世界对话?
中新社北京10月20日电 题:站在历史的十字路口 中共二十大如何与世界对话?
中新社记者 邓敏
中共二十大正在北京举行。世界各个国家和政党如此瞩目是次大会,不仅想看懂全球第二大经济体实现中国式现代化的施工图,也在观察中国如何定位自身与世界的关系,能否继续以负责任大国角色为动荡中的世界注入稳定和确定的正能量。
10月16日,中国共产党第二十次全国代表大会在北京人民大会堂隆重开幕。 中新社记者 毛建军 摄在二十大报告中,外界关切的重要议题得到了清晰明确的回应:中共如何看待世界大势与中国发展,中国希望推动建设什么样的世界,构建什么样的新型国际关系,新时代中国将实行什么样的外交政策……
世界之变、时代之变、历史之变正以前所未有的方式展开,人类社会面临前所未有的挑战。“世界又一次站在历史的十字路口,这个路口指的就是和平与发展。”外交学院副院长高飞称。
中共老一辈政治家曾作出和平与发展是当今世界两大主题的历史性判断,中国也始终坚持维护世界和平、促进共同发展的外交政策。当此之时,百年未有之大变局加速演进,世界进入新的动荡变革期。一方面,和平、发展、合作、共赢的历史潮流不可阻挡;另一方面,恃强凌弱、巧取豪夺、零和博弈等霸权霸道霸凌行径危害深重。世界各国人民皆面临何去何从的抉择。
正是在这个关键的历史十字路口,中共二十大旗帜鲜明地亮出了中国的抉择:促进世界和平与发展,推动构建人类命运共同体。这是新时代中国外交的总目标,也是为人类前途命运的世界之问、时代之问、历史之问提供的中国智慧与答题方案。
联合国秘书长古特雷斯说,我们践行多边主义的目的,就是要建立人类命运共同体。中共二十大报告指,中国提出了全球发展倡议、全球安全倡议,愿同国际社会一道努力落实。显然,这是在进一步丰富人类命运共同体理念,也是在向全世界重申,中国是构建人类命运共同体的倡导者,更是践行者。
过去十年,得益于共商共建共享的“一带一路”倡议,东非有了高速公路,马尔代夫有了跨海大桥,老挝由“陆锁国”变为“陆联国”,中欧班列也成为保障全球物流稳定畅通的重要生命线。“从‘一带一路’倡议到人类命运共同体理念、全球发展倡议、全球安全倡议的提出和实践,近十年来中国在国际舞台上一直在展现着负责任大国的形象。”印度尼西亚学者维罗妮卡如是说。
正因如此,人们也有理由相信,以中共二十大为新的起点,坚持对外开放基本国策、奉行互利共赢开放战略的中国,将会打造更多的国际公共产品和国际合作平台,更好惠及各国人民。
资料图:陕西西安,中欧班列(西安—汉堡)整装待发。(无人机照片) 中新社发 黄鑫 摄值得注意的是,在论述中国式现代化的本质要求时,二十大报告亦指中国式现代化要“推动构建人类命运共同体,创造人类文明新形态”。这表明,中共既强调现代化的中国特色,也“胸怀天下”,并致力于为实现现代化营造稳定的外部环境。其具体表现就是推动构建新型国际关系,在“新征程”上以此作为中国外交布局的核心要素:
——促进大国协调和良性互动,推动构建和平共处、总体稳定、均衡发展的大国关系格局。
——坚持亲诚惠容和与邻为善、以邻为伴周边外交方针,深化同周边国家友好互信和利益融合。
——秉持真实亲诚理念和正确义利观加强同发展中国家团结合作,维护发展中国家共同利益。
然而,全球和平赤字、发展赤字、安全赤字、治理赤字加重,也是不争的事实。尤其是某些国家正“筑墙设垒”,试图“脱钩断链”,单边制裁、极限施压,无所不用其极。对此,中共二十大强调,中国积极参与全球治理体系改革和建设,“中国永远不称霸、永远不搞扩张”。这正是在努力增信释疑,避免“修昔底德陷阱”,化解“金德尔伯格陷阱”,以制度改革和创新破解“集体行动难题”,共担全球治理责任,共建公正、合理的国际秩序。
外界注意到,在论述中国奉行独立自主的和平外交政策时,二十大报告提出,坚决反对一切形式的霸权主义和强权政治,反对冷战思维,反对干涉别国内政,反对搞双重标准。“这一系列反对恰恰体现出中国敢于斗争的精神。”高飞说,“中国反对的这些行为都和人类进步发展方向相悖,是导致世界出现诸多问题、不能有效合作的重要原因。作为一个负责任、讲原则、守底线的国家,中国不愿意也不能够看着世界滑向霸权主义、强权政治,走到新冷战的地步。”
复旦大学中国研究院特邀副研究员刘典称,当前,国际社会比以往任何时候都更需要和平稳定。“在此时点,中共二十大提出的一系列政策,既为中国更好应对当下世界局势,亦令中国成为全球政治经济体系的重要‘稳定器’。”
中共二十大明确传递出对世界光明前途的信心,同时对“风高浪急甚至惊涛骇浪”亦有清醒认知。路虽远,行则将至。中共将如何以中国式现代化实现民族复兴,兑现以中国新发展为世界提供新机遇的承诺,值得期待。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |