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
李俊:多点发力加快建设贸易强国******
本期光明网理论学术动态导读关注人类命运共同体、贸易强国、数字技术、农村消费、大学生创新创业教育等话题,欢迎网友踊跃参与讨论。
【姚琨:构建人类命运共同体,全面推进中国特色大国外交】
中国现代国际关系研究院世界政治研究所副所长姚琨表示,当前,世界之变、时代之变、历史之变正以前所未有的方式展开。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,人类社会面临前所未有的挑战。因此,要推动构建人类命运共同体,全面推进中国特色大国外交。一是坚定奉行独立自主的和平外交政策,坚持国家不分大小、强弱、贫富一律平等,尊重各国人民自主选择的发展道路和社会制度,坚决反对一切形式的霸权主义和强权政治,始终根据事情本身的是非曲直决定自己的立场和政策。二是坚持在和平共处五项原则基础上同各国发展友好合作,坚持亲诚惠容和与邻为善、以邻为伴周边外交方针,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,推动构建新型国际关系,深化拓展平等、开放、合作的全球伙伴关系。三是坚持对外开放的基本国策,坚定奉行互利共赢的开放战略,推动贸易和投资自由化便利化,推进双边、区域和多边合作,促进国际宏观经济政策协调,不断以中国新发展为世界提供新机遇,推动建设开放型世界经济。
摘编自《光明日报》
【李俊:多点发力加快建设贸易强国】
商务部国际贸易经济合作研究院国际服务贸易研究所所长、研究员李俊指出,加快建设贸易强国,是推动我国经济发展质量变革、效率变革、动力变革以及提高全要素生产率的必然举措,也是建设现代化经济体系的重要内容和迫切要求。面向全面建设社会主义现代化国家的目标,加快贸易强国建设进程,需在科学研判内外部形势的基础上,按照党的二十大报告提出的要求,从三个方面加快建设贸易强国。一方面,推动货物贸易优化升级,提升货物出口的附加值,打造品牌、质量、技术、服务新优势,着力培育和提升新能源汽车、数控机床、精密仪器等高附加值产品出口竞争力。另一方面,创新服务贸易发展机制,进一步发挥服务贸易创新发展试点、服务外包示范城市和特色服务出口基地作用,提升中国服务品牌国际竞争力和影响力;加快建设国家服务贸易创新发展示范区,把发展基础好的服务贸易中心城市打造成为全球服务贸易创新发展高地。同时,发展数字贸易,研究建立我国数字贸易统计分类体系,加强与国际机构的统计口径和我国现有服务贸易统计制度的衔接;推进跨境电商业态升级,提升贸易数字化水平,形成以数据驱动为核心、以平台为支撑、以商产融合为主线的数字化、网络化、智能化发展模式。
摘编自《经济日报》
【刘沛林、李勇:数字技术助力文化与科技深度融合】
长沙学院教授刘沛林、李勇指出,实践证明,数字技术在增强历史文化遗产吸引力、提升文化消费品质等方面具有重要作用,要立足历史文化遗产保护、传承与利用工作的实际,深化数字技术运用,在更高程度、更大范围上推动文化与科技深度融合。一方面,发展先进数字技术,运用先进的、综合集成的三维可视化技术、图像处理技术、虚拟现实技术、增强现实技术等数字技术,对历史文化遗产进行数字化采集、三维制作、高清呈现、快速传输。另一方面,提升装备制造水平,充分发挥新型举国体制优势,选择科学合理的技术路线,努力实现我国高端数字技术装备制造更多重大突破,加快规模化和系列化发展。同时,推动景区景点应用,做好政策扶持和宣传引导,通过5G手机或电脑终端,满足人们不限时、不限地、可重复、碎片化观赏的需要,提供优质的数字化游览服务。
摘编自《人民日报》
【谢玲红:多措并举扩大农村消费】
中国农业科学院农业经济与发展研究所谢玲红指出,在乡村振兴战略实施背景下,有着5亿常住人口的农村市场潜力巨大,是未来扩内需、稳增长的重要抓手,应找准农村消费的阶段性特点,抓住消费扩容升级的热点领域,突破扩大消费的瓶颈,多措并举扩大农村消费。首先,促进农村中等偏下收入群体增收,提高消费能力。促进低技能农民工就业增收,增强家政、养老、托育等服务业对低技能劳动者的吸纳能力;发挥乡村产业经营增收潜力,支持农产品直播直销新业态,促进乡村旅游差异化、品质化发展。其次,壮大农村消费人口规模,扩大消费市场。增强县城集聚能力,加强县城融入区域产业链能力建设,持续提升就业岗位创造能力;优化返乡入乡就业创业生态,建设县级返乡入乡创业园和实训基地,探索农村引进、使用、留住人才的激励制度。再次,加强农村消费品供给能力建设,提升消费条件。加强消费基础设施建设,引导传统商业场所改造升级,建设镇村生活消费服务综合体,鼓励大型商业龙头企业在县乡布局连锁超市;支持农村消费大数据开发应用,补齐基站、宽带等乡村数字基础设施短板,提高农村居民数字化技能水平,培养线上消费习惯。最后,完善农村消费政策体系,优化消费生态。提高消费在地方政府绩效考核中的权重,探索设置社会消费品零售、消费基础设施投资等考核指标;促进农村消费信贷发展,推进农村社会信用体系建设,引导商业银行到乡镇布点设网,鼓励金融机构下放信贷权限。
摘编自《经济参考报》
【胡忠英:多方合力做好大学生创新创业教育】
渤海大学马克思主义学院副教授胡忠英表示,近年来,随着创新创业教育的深入推进,大学生创新创业作为“稳就业”“保就业”和“扩大就业”的重要途径和方式。大学生创新创业教育是一项系统工程,需要政府、企业、高校、大学生多方协作、共同努力。一方面,政府要牵动引领创新创业教育,加大力度制定、落实相关创业政策,搭建创业平台,逐步完善独具特色的大学生创新创业指导服务体系。另一方面,企业要保障支持创新创业工作,以自身需求为导向,把企业的需求融入大学的科研和教学,参与高校人才培养方案的制定,举办创业讲座,建立模拟演练基地、创业实习基地。同时,高校要着力培养创新创业人才,一方面,将创新创业教育作为培养和促进大学生综合素质全面提升的助推器,将专业教育与创新创业教育结合,将创新创业实践活动与专业实践教学有效衔接;另一方面,加强创新创业教育师资队伍建设,培养一支专业素质高、教育手段新、实践能力强的师资队伍。此外,大学生也需积极开展自我教育,充分发挥主体作用,树立创业意识,培养创业精神,同时扎实掌握业务知识和专业技能,努力提升创新创业能力。
摘编自《中国教育报》
(光明网记者 赵宇整理)