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
东西问丨旅比科学家宋志伟:为何越是在当下,越要加强国际科技交流合作?******
中新社布鲁塞尔1月31日电 题:旅比科学家宋志伟:为何越是在当下,越要加强国际科技交流合作?
中新社记者 德永健
以国际科技交流合作“推手”形容宋志伟并不为过。作为计算机专家,宋志伟旅居比利时已有37载,现任IBM(美国国际商用机器公司)合伙人,统领IBM在荷兰、比利时、卢森堡三国的软件测试业务,是这家跨国巨头在欧洲地区为数不多的华人总监。
繁忙工作之余,宋志伟致力于推动国际科技交流合作。2022年11月,在宋志伟的组织下,2022世界青年科学家峰会在比利时首都布鲁塞尔举办欧洲专场活动,来自17个国家的150余名专家学者、青年科学家代表等齐聚一堂,分享在生命健康、数字经济、新能源等领域的前沿进展,激励青年科学家创新创业。
自2019年由中国科学技术协会和浙江省人民政府发起,这是世界青年科学家峰会首度“登陆”欧洲。宋志伟坦言,此次欧洲专场活动无论是会议规模还是嘉宾规格都超出预期,活动发出的《联合行动倡议》亦得到积极响应,会场涌动的“热情”让他感到“越是在当下,越要加强国际科技交流合作”。
近日,中新社“东西问”专访宋志伟,探讨相关话题。
现将访谈实录摘要如下:
中新社记者:世界青年科学家峰会欧洲专场活动不仅成功举办,而且超出预期,背后的原因是什么?
宋志伟:这说明人们都关心国际科技交流合作,认为这是好事。比如这次活动共得到22家欧洲本地科研院所的支持,包括欧洲研究和创新中心、欧盟科研人员服务中心等顶尖院所,参与院所的数量比预想多。
在专题报告环节,包括3名院士在内的15位专家学者担任演讲嘉宾。这3名院士都是各自领域的“学术带头人”,会后的反馈非常好。
为了鼓励对话、行动和改革,活动发出《联合行动倡议》并得到积极响应,一些代表提议来年可以把会场放到他们的国家,还有代表希望加大参与力度,这表明大家对活动是认可的。
2019世界青年科学家峰会在浙江温州举办。王刚 摄中新社记者:您多年致力于推动国际科技交流合作,为什么这次把目光转向青年科学家?
宋志伟:从科学的角度来说,青年科学家可能更着眼于基础科学,着眼于青年之间的合作,表面上看不太会涉及类似5G、量子计算这些具有战略意义的课题,但他们更开放,更有活力,代表着“科学的未来”。
另一方面,科学界发生了很大变化。在我们那个年代,科学技术不像现在这么发达,科学家的成长大多“按部就班”,如今世界上任何一个角落,任何一位年轻人都有可能做出大事,只要有好的想法,能把自己的东西付诸实践,就可以走进市场。
所以,这次欧洲专场活动希望搭建一个平台,帮助青年科学家获得更多人力、财力等资源创新创业;这些创新不一定局限于基础科学领域,如果在应用科学领域实现创新,不仅可以造福于现实生活,也会推动现代科学发展。
《2020世界青年科学家峰会宣言》在浙江温州发布。钱晨菲 摄中新社记者:为什么越是在当下,越要加强国际科技交流合作?
宋志伟:我想援引人类命运共同体理念,不论有什么分歧,谁也不能把谁“逐出地球”。对青年科学家而言,这些年轻人在会场上相识,总有一天这些国际交流的经历会融入成长历程,让他们看待世界的胸怀变得更加宽广,从而把人类命运共同体理念向前推进。
反之,如果想“画地为牢”,人为割裂,当今世界的科技革命和产业变革也不允许。以我供职的IBM为例,过去是按市场需求划分组织架构,比如分成金融、通信、政府采购、工业制造等部门,但现在无论是金融还是通信,都要用到“云技术”,互相关联,由统一的“云平台”主导。
从这个意义上说,必须促进国际科技交流合作。现在科技创新可能来自世界各个角落,如果交流渠道多,覆盖范围广,竞争力会变得更强;只想把自己限定在某一领域或特定地理空间,已经不可能了。
工作人员在湖南省资兴市东江湖大数据中心机房进行设备运行巡查。李科 摄中新社记者:如何克服国际科技交流合作中的困难和阻力?
宋志伟:国际环境带来的阻力一直都有,只不过当下显得比较突出。我曾告诉团队,重要的是“找准定位”,如果出发点是想让“地球村”变得更好,为人类命运共同体的福祉服务,就会很有底气,这样的国际交流合作永远都不会错。
与海外人才交往,需要以诚相待。在征集海外人才创新创业项目时,作为专业人士,我会跟踪项目在中国落地情况,不会中途撒手不管,也不会刻意隐藏什么东西,只有遵照专业、透明原则,才能彼此建立互信。
另外,要有开放心态。在国际科技交流合作中,很多时候即使不是学术交流,哪怕是朋友间的交流,对科研创新都有帮助,所以一定要“往外走”,跳出“舒适区”,不同观点和不同文化背景互相接触可能发生碰撞,但也会让科学家受益匪浅。(完)
受访者简介:
宋志伟,旅比计算机专家;1986年赴比利时留学,1997年加盟IBM(美国国际商用机器公司),现任IBM合伙人;2016年出任中国科学技术协会欧洲海智创新创业基地主任;去年11月,组织举办2022世界青年科学家峰会欧洲专场活动。
中国网客户端 国家重点新闻网站,9语种权威发布 |