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
新春旅游精彩开启******
2023新年钟声敲响,包含元旦、春节的新春旅游市场已精彩开启。文化和旅游部将组织开展“打卡旅游休闲打开欢乐春节”2023新春旅游推广活动,推出具有冬季特色的休闲体验项目,开展丰富多彩的旅游休闲和民俗活动,“旅游迎春、休闲过年”将成为美好生活的生动体现。
冰雪游冬季最热
新年伊始,多地已开启冰雪旅游,人们纷纷走出家门,享受玩冰戏雪的冬趣。元旦假期,四川省巴山大峡谷罗盘顶举办了雪地篝火舞、雪地烧烤美食、雪地烟花秀等丰富的冰雪娱乐活动,游客赏雪、戏雪、滑雪,尽情感受冰雪的魅力。
2022北京市冰雪文化旅游季推出近60项活动,点燃了市民冰雪旅游热情。颐和园、北海公园、陶然亭等也纷纷开展冰雪游园活动,让市民游客尽情享受冰上运动的乐趣。
北京冬奥会后的冰雪运动热情延续,今冬多地滑雪场和冰雪类景区吸引了众多游客。游客在东北冰雪大世界、亚布力、长白山、中国雪乡、“北极”漠河等经典冰雪旅游目的地体验到冰天雪地的别样乐趣。同程旅行数据显示,元旦假期,国内冰雪旅游相关搜索量环比上涨179%。
中国旅游研究院近日发布的《中国冰雪旅游发展报告(2022)》指出,“小区域、低消费、高频次、旅游本地生活化、服务自助化、冰雪观光和滑雪休闲度假并重”成为冰雪旅游消费市场的新趋势,中国旅游研究院冰雪专项调查显示,42.5%的游客倾向于冰雪观光游览,45.1%的游客倾向于滑雪休闲度假。据记者了解,文旅部将依托12家国家级滑雪旅游度假地组织开展“欢乐冰雪旅游季”活动。
文化游节日最靓
新春旅游散发着浓厚的传统文化气息。北京雍和宫、杭州灵隐寺、无锡灵山胜境风景区、苏州寒山寺、南京夫子庙、西宁塔尔寺等祈福类景点,黄山、终南山、衡山、老君山等登高迎新景区迎来众多体验新年活动的游客。民俗体验带热传统文化,跨年仪式感渐成新风尚。元旦期间,充满欢乐祥和迎新氛围的跨年活动受到年轻人喜爱,各地灯光秀、烟花、跨年敲钟等文化体验活动广受欢迎。
春节、元宵节是中华民族重要的传统节日,也是国家级非遗代表性项目,与春节、元宵节相关的年画、剪纸、灯会、庙会等国家级非遗代表性项目有200多项。春节也是各地广泛开展非遗传承实践等活动的重要时间节点。
文旅部支持与春节相关的各级非遗代表性项目全面开展非遗相关活动。剪纸、木版年画、灯彩、彩扎等与年节装点相关的非遗项目将着力营造浓厚的节日氛围;舞龙、舞狮、灯会、庙会等群体性强的非遗项目将不断扩大群众参与度;传统工艺类非遗项目加大传统工艺产品供给,为人民提供丰富的节庆文化产品。支持港澳同胞、台湾同胞及广大侨胞返乡省亲、祭祖、团拜,参加各种形式的节俗和非遗传承体验活动。
文化和旅游部非物质文化遗产司副司长李晓松介绍, 2021年、2022年春节元宵节期间,“文化进万家——视频直播家乡年”活动让人民群众及海外华侨华人通过网络平台,感受到浓厚的家乡年味和欢乐喜庆过大年的浓厚氛围。该司今年将继续举办此活动,支持网络平台集中展播非遗年俗视频,并根据小年、除夕、大年初一、元宵节等时间节点推出“赶大集买年货”“晒团圆年夜饭”“舞动中国龙”“点亮中国灯”等话题讨论、直播活动。
乡村游风景最美
赏乡村美景、品摘农家菜等乡村体验游,成为元旦假期不少游客的选择。湖北宜昌以“乡村振兴”为主题推出了“游最美乡村、品农家美食、住最佳民宿、购特产年货”等系列活动,受到人们欢迎。
冬日燕赵大地银装素裹,到乡村过民俗年、戏冰雪、泡温泉、游古城、赏冰灯、打树花、赶大集、温室赏花采摘,尝农家特色美食,品味别样乡愁,成为人们的最爱。日前,河北省推出平山县红色冬季农业游、北戴河农科体验冰雪休闲游等30条“冬农趣”系列休闲农业与乡村旅游线路,邀游客品乡村年味。
乡村旅游是新春旅游的重要内容。2022年12月,广西大寨村和重庆荆竹村入选联合国世界旅游组织“最佳旅游乡村”,加上此前入选的浙江余村和安徽西递村,我国已有4个乡村入选世界“最佳旅游乡村”。
“今天的中国有成千上万个乡村,奔走在文化和旅游深度融合、促进乡村全面振兴的大路上。”文化和旅游部资源开发司一级巡视员王鹤云介绍,2022年以来,文化和旅游部创新产品形式、加强供需对接,推出298个全国乡村旅游重点村镇,开展乡村旅游艺术提升和餐饮提升能力建设,推出369条精品线路,带动消费,助旅纾困。
近年来,文化和旅游部培育了一批生态美、生产美、生活美的乡村旅游目的地,6000多个省级、1597个国家级乡村旅游重点村镇和世界“最佳旅游乡村”组合在一起,中国乡村旅游发展的格局已经形成,基础设施不断完善,服务质量不断提升。乡村旅游日益成为人民美好生活的新供给和全面推进乡村振兴的新力量。(赵 珊)