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
北京冬奥一周年,这场冰雪盛会给我们带来了什么?******
中新网北京2月4日电 题:北京冬奥一周年,这场冰雪盛会给我们带来了什么?
记者 王禹
又是一年立春,又是新的开始。
一年前的今天,北京“鸟巢”中燃起的一簇微火照耀天地,在全世界的见证下,北京冬奥会——这一相约七年的冰雪盛会由此展开全新画卷。
在“更高、更快、更强、更团结”的奥林匹克精神感召下,来自91个国家和地区的冰雪运动员因体育和热爱而相聚于此。16天内,他们在最高水平的舞台超越自我,闪耀世界。
北京第二十四届冬季奥林匹克运动会开幕式。 中新社记者 崔楠 摄自启幕时雪花为梦飘落,告别时“折柳寄情”万般不舍。于“立春”日扬帆,意味在寒冷中孕育着新的生机;以北京冬奥会为桥,更让中国冰雪、中国体育孕育出新的希望之花。
一年的时光轮转,当“中国范”托起“奥运情”、“中国红”携手“冰雪白”,大众掀起参与冰雪运动的热潮,冰雪产业链条不断完善,发展驶入快车道,京张地区和主办城市实现高质量发展……冰雪为媒,中华大地遍布冬奥硕果;面向米兰,中国冰雪更有底气迎接新的挑战。
再出发,中国冰雪剑指米兰
在北京冬奥会上,中国代表团成功实现7个大项、15个分项“全项目参赛”这一历史性突破,并以9金4银2铜15枚奖牌,创单届冬奥会最佳战绩。如此亮眼的成绩,让国际奥委会主席巴赫感叹:“欢迎中国成为冰雪运动大国。”
总结北京冬奥周期时,国家体育总局冬季运动管理中心主任倪会忠表示:“经过北京周期的不懈努力,我国冰雪运动发展达到了一个新的高地,进入了一个崭新、良好、不断向上发展的局面。”
北京2022年冬奥会单板滑雪男子大跳台决赛,中国选手苏翊鸣获得冠军。 中新社记者 毛建军 摄走过辉煌的北京冬奥周期,如今,2026年冬奥会的项目设置已确定,米兰冬奥会周期的备战工作也已全面开启。按照“分类施策、问题导向、科学训练、开放备赛”的原则和“收缩战线、突出重点、精兵备赛、梯次安排”的思路,各支冰雪运动队抓训练、强基础,目标明确再出发,期待在米兰取得更大突破。
2022-2023赛季国际滑联短道速滑世界杯盐湖城站,年轻的中国队力压韩国、美国和荷兰队勇夺混合团体接力金牌。这是新奥运周期、新赛季中国冰雪项目在国际赛场赢得的第一金。
作为中国冰雪的王者之师,本赛季中国短道速滑队阵容以年轻运动员为主。在国际赛场,他们克服经验不足、伤病困扰,展现出坚强的意志品质和敢打敢拼的比赛风格。面对短道队新人辈出的蓬勃朝气,倪会忠赞扬道:“相信他们,相信时间,小荷才露尖尖角。”
2023年世界极限运动会,苏翊鸣获男子单板滑雪大跳台铜牌随着赛季的推进,中国队在国际赛场不断传来佳讯。十余天前,谷爱凌在北京冬奥会后首次亮相国际雪联赛事便收获两枚金牌,展现出依旧顶级的竞技水平;宁忠岩带领中国速度滑冰世界杯连夺两金;殷正获得国际雪车联合会推车世锦赛男子钢架雪车推车比赛金牌……
面向米兰周期,“小荷才露尖尖角”的中国冰雪不断累积、聚沙成塔,按照既定方略坚定前行,加强后备人才梯队建设的同时,目标实现一次又一次的更大突破。
掀热潮,冰雪产业势头猛
自2015年北京冬奥会申办成功以来,中国冰雪以“全项目参赛”和“带动三亿人参与冰雪运动”为目标,全方位布局,全面发展。成为真正的冰雪运动大国,竞技体育是金字塔尖的明珠,发展群众体育更是基石。
冬奥会举办前夕,中国成功实现“带动三亿人参与冰雪运动”这一宏伟目标。达成历史壮举的背后,是近年来冰雪运动在中国逐渐从小众走向大众、从冬季走向四季的真实写照。
两个月前,第九届全国大众冰雪季在哈尔滨启动。该活动计划在全国各地开展1499项冰雪活动带动1.5亿人次“赏冰乐雪”。北京冬奥会后,中国冰雪运动“南展西扩东进”的步伐不断加快,冰雪运动成为越来越多中国人的生活方式之一,冰雪产业展现出广阔前景。
第九届全国大众冰雪季北京分会场,两支北京青年女子冰球队伍展开对抗 胡宗洋 摄“冷冰雪”成为“热运动”,北京冬奥会后的首个雪季人潮涌动带来的是“真金白银”的收入。民众冰雪旅游消费热情持续升温,冰雪旅游发展势头迅猛,带动冰雪产业链条不断完善,项目加速集聚。
2022年12月,国家体育总局、国家发展改革委等多部门共同印发《户外运动产业发展规划(2022-2025年)》,提出要“形成东西南北交相呼应、春夏秋冬各具特色、冰上雪上协调并进的发展格局”,进一步释放冰雪运动消费潜力。
在北京冬奥会的带动下,中国冰雪相关产业进入快速发展阶段。中国旅游研究院发布的《中国冰雪旅游发展报告(2023)》中预计,2022-2023冰雪季中国冰雪休闲旅游人数会超过3亿人次。2024-2025雪季中国冬季旅游人数更将超过5.2亿人,预计收入7200亿元人民币。
滑雪爱好者在阿勒泰雪场体验乐趣。 藏哈尔·波拉提 摄北京冬奥会的成功不仅在于赛事的顺利举行,更在于给中国社会多个方面带来提升。近日,国际奥委会在发文回顾北京冬奥会时称:“健康、休闲、社会和经济领域都随着冬季运动的发展而获益,比如对那些在冬奥会赛场周边居住的人来说,赛事给他们创造了约8.1万个工作机会。”
通过北京冬奥会,张家口充分发挥地域优势,打造冰雪产业的聚集区。据统计,2022年张家口落地冰雪项目93项,投产运营54个,产值57.78亿元,预计2025年全市产业规模达到600亿元,真正做到借力冬奥举办的“风口”,做强后奥运经济,助力地区经济的腾飞。
立标杆,冬奥遗产再丰收
一年前,随着鸟巢中央的微火渐渐熄灭,一届简约、安全、精彩的冬奥盛会永远载入史册。传承冬奥遗产、放大冬奥效应,过去一年,后冬奥时代的可持续发展再次成为奥林匹克运动的典范。
国际奥委会北京冬奥会协调委员会主席小萨马兰奇曾表示,北京冬奥会在推动冰雪运动发展、场馆赛后利用、碳中和及水资源等可持续利用方面取得了巨大成效,为国际奥委会未来工作树立了标杆。
冬奥会闭幕后五个月,国家速滑馆“冰丝带”正式对公众开放,成为滑冰爱好者的“打卡地”;首钢滑雪大跳台的“雪圈冲浪”吸引了众多游客,真正让昔日的钢铁厂转型成为融体育和文化于一体的场所。
1月26日正月初五,北京,民众在国家速滑馆“冰丝带”内享受滑冰运动的乐趣,乐享新春假期。 中新社记者 贾天勇 摄进入雪季,国家高山滑雪中心“雪飞燕”开放部分雪道供公众体验,滑雪爱好者可以在这里享受冬奥“滑雪+住宿”一站式服务。张家口云顶滑雪公园则组织了约30项活动,成为最繁忙的冬奥会场馆之一。
北京冬奥会场馆在赛后向社会开放,满足了大众多层次、多样化的冰雪运动需求。在冬奥会场馆再利用方面,国际奥委会也称赞道:“一年来,中国人已经参观、使用、享受到了北京冬奥会场馆。”
按照计划,未来冬奥场馆还将组织开展丰富的群众性健身体验活动,服务全民健身,通过加强国际单项体育组织的交流合作,积极申办各类高水平冰雪赛事,落地冬季运动培训基地。
2022(第二届)京张全季体育旅游嘉年华活动在张家口市崇礼区的国家跳台滑雪中心“雪如意”启动。(无人机照片) 中新社记者 翟羽佳 摄北京冬奥会举行一周年前夕,《北京2022年冬奥会和冬残奥会遗产报告(赛后)》发布。其中指出,北京冬奥会不仅是一场精彩纷呈的体育盛会,更创造和带来了丰厚的冬奥遗产。
“带动三亿人参与冰雪运动”开启全球冰雪运动新时代;“冰丝带”“雪飞天”“雪游龙”“雪如意”等冬奥场馆向公众打开大门;冬奥牵引京津冀协同发展,实现成功办奥和区域发展双丰收……
中国智慧,世界共享。除了有形遗产之外,北京冬奥会带来的精神、文化等“无形遗产”,不仅对中国冰雪运动起到助推作用,也势必为国际奥林匹克事业的发展贡献磅礴力量。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |