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
春节将至年味渐浓 各地洋溢节前的喜悦******
还有不到两周的时间就到农历春节了,全国各地年味渐浓。今天我们带您一起去各地感受一下,眼下人们准备过年的那份忙碌和喜悦。
01 年货节购销两旺 特色年货惠民促销
首先来看年货市场。这两天,各地年货市场物丰价稳,特色年货更是销售火热。
重庆梁平区的年货节正式启动,卤鸭、豆干、小面等重庆各区县的特色年货琳琅满目。当地还邀请了重庆各区县特色年货生产企业或经销商前来参展,推出年货节满减消费券、畅游景区活动等惠民促销活动。
重庆市巫山县展销商万谨瑜:今天上午已经卖了不少东西,我觉得今天应该能取得一个不错的销售成绩。
在山西太原一大型综合市场,各种肉类、海鲜产品、蔬菜水果应有尽有,为了满足消费者需求,市场积极协调组织货源,确保货品充足。同时设置专业食品安全快速检测室,对各类生鲜食品进行抽查检验。
市场负责人 周锋:保障货品的充足和价格的稳定,确保消费者在这里买到安全放心的食品。
春节将至,黑龙江黑河市的最低气温已降至零下20℃,但置办年货的市民依然络绎不绝,“冻货”是东北早市上的“主角”,而且市场上的冻货种类也越来越多,从冻梨、冻柿子、冻菜等冷冻果蔬到冻鱼、冻肉、冻豆腐等,应有尽有,备受市民青睐。
黑河市民 吴女士:来买点儿冻梨冻柿子,东北特色。家里人都喜欢,年年冬天都来买。
02 备年夜饭家乡菜 家家户户年味浓
年货采办齐了,家家户户接下来的一件大事,就是要忙着制作过年吃的各种特色美食了。这两天,在浙江、重庆、江西、海南等地,人们已经开始制作各种地方美食准备过年了。
在浙江湖州长兴县周吴岕村,制作团子是当地家家户户的传统习俗,寓意新的一年合家团圆、幸福美满。团子蒸熟后,满满的糯米香扑鼻而来。冬日暖阳下,白团子晶莹剔透,绿团子绿意盈盈。
做糖画、吃汤圆,重庆万盛的迎新春游园活动,吸引了不少市民前来。
市民 牛馨熠:这是我第一次体验做糖画,很好看也很好吃,觉得特别有意思。
在活动现场,社区还为大家提供了热乎乎的汤圆,吃汤圆、猜灯谜,整个游园会处处洋溢着喜庆。
在江西鄱阳湖区,周边家家户户开始忙着晒腊肉、腌咸鱼,浓浓的年味弥漫开来。不论是蒸、炒、煮,腊肉都是当地人下饭的必吃菜品。此外,晒咸鱼也是当地的传统习俗。人们将内湖捕捞上来的鱼,清理腌制后进行晾晒,到了过年的时候,制作成一道道咸鱼烧制的家乡菜。
江西上饶鄱阳县白沙洲乡车门村村民范华有:我们湖区每家每户到了过年都要腌制一点鱼,这个鱼无论是烹、煮,怎么都好吃。
在海南文昌凤会村有一句俗语:无糖贡不像过年。糖贡,俗称米花糖,每逢新春佳节,当地家家户户都会制作糖贡,炒米、炒芝麻、熬糖的香味,弥漫整个村庄。
据介绍,凤会村独有的薏糯米,是当地制作糖贡的上等食材。村民们在每年下半年都会种上几亩,专门用来在过年期间制作糖贡。因为特殊的制作工艺和香脆绵柔的口感,近年来,凤会村的糖贡还出口到了海外。如今,糖贡不仅仅是村民们过年的特色美食,还成了增收致富的产业。
03 春节临近 年宵花装扮新气象
买年货吃美食,全国各地的年味儿是越来越浓,除了满足肠胃还要赏心悦目。随着春节的临近,多地的花市大棚也逐渐热闹起来。不少商户正加紧进货,以保证节日期间市民的购买需求。
这两天,记者在广西花鸟市场看到,市场内年桔很是惹人关注,一盆盆金灿灿的年桔把花卉市场装扮得格外喜庆。师傅们麻利地绑扎枝条,扮靓造型,为即将到来的采购旺季做准备。据了解,今年1米多高的小年桔深受市民青睐。除了年桔,盆栽鲜花、鲜切花、多肉植物还有应季而生的年花年果将市场装扮得年味十足。
走进广东汕头花城,各色年宵花卉应有尽有、美不胜收,为这里增添了浓浓的年味。今年,花市行情看好,经营户都积极备货,引进了不少新品种。像北美冬青、垂丝茉莉等,因色彩鲜艳、造型独特受到不少市民的青睐。此外,组合式盆栽产品,也成为春节花卉市场的新亮点,不同的花卉,在花农的精心搭配下,做到一盆一景,层次丰富。
走进甘肃兰州新区花卉产业基地智能温室,各种盆花开得正旺。这几天,这里种植的娜欧米、雪山系列等诸多品种的鲜切玫瑰在市场上供不应求,每天都有将近三十万株鲜切花运往全国市场。同时,为了保证节日期间市民对花卉的需求,兰州新区花卉交易中心提前备货,增加了花卉的进货量,还引进了许多新品种,以满足市民不同的需求。
04 兴凯湖冬捕节 体验渔猎乐趣
在冬季的东北,冰上祭祀纳福、踏雪寻鱼、破冰、下网、拉网、头鱼拍卖等,每一个环节、每一个场面都是一道迷人的风景。兴凯湖冬捕节近日在黑龙江鸡西市启幕,数千名市民和游客齐聚兴凯湖,感受独特的渔猎文化和兴凯湖冰雪的魅力。
冬捕渔猎中最壮观、最激动人心的要数起网时刻。伴随着渔把头的一声“起网喽”,十几名渔民排着队吆喝着将大网慢慢拉出冰面,鲤鱼、鲫鱼、鲢鱼、麻连等各类鱼种缠绕于网间,还有我国闻名的四大淡水鱼之一,大白鱼在水雾间跳跃而出,当25公斤头鱼破水而出时,现场响起了热烈的掌声和呐喊声,冰天雪地间,处处都是喜庆丰收的画面,象征着“连年有鱼”。
兴凯湖冬捕节鱼把头徐兆强:往年都是十二月二十多号就开湖了,今年因为气温高,后期又刮大雪就晚了,变成了一月七八号,或十号左右才开湖。
本次冬捕节,作为鸡西市旅游品牌的标志性活动之一,依托兴凯湖的独特自然优势,让游客聚集在此尽情嬉戏,在享受冬捕快乐的同时,感受着大规模冬捕的壮观盛宴,亲身体验渔猎的乐趣,重温传统冬捕渔猎文化的独特魅力。
今年的冬捕节除了冬捕非遗展示、头鱼拍卖、特色美食品尝等传统项目外,还增加了大型实景音乐剧“远古的呼唤——肃慎之冬”表演、徒步穿越兴凯湖、兴凯湖自驾穿越、冰雪马拉松、冰上娱乐、特色商品展示、冬泳表演等10余项特色活动。据了解,近年来,鸡西市积极开创文旅创意产业新模式,以兴凯湖冬捕节为契机,进一步拓展冰雪文化,浓郁冰雪氛围,叫响美丽鸡西的冬季冰雪旅游品牌,升温鸡西冬季旅游市场,真正实现龙江冰雪由“冷资源”变成“热经济”。(央视新闻客户端)