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军事科学院徐馥芳:要有勇闯科技“无人区”的胆识******

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。

军事科学院徐馥芳:要有勇闯科技“无人区”的胆识

  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·中外对话 | 斯蒂芬·佩里:美国终将认识到,他们“错过”了中国的崛起******

  在当今世界正经历百年未有之大变局之际,中英两国关系“破冰者”的故事有何启示?中美如何避免“修昔底德陷阱”?为何说美国“错过”了中国的崛起?中新社德国分社首席记者、中新网研究院副院长彭大伟日前就此独家对话了英国48家集团俱乐部主席斯蒂芬·佩里。

  佩里表示,从中长期来看,英国和中国是不可能相互隔绝的。无论是要解决气候变化等人类共同面对的挑战,还是要与亚洲这一世界未来的中心打交道,英国、欧洲和美国未来都必须与中国携手合作。

  针对中美关系未来走向,佩里认为,“修昔底德陷阱”不存在于中国的思维方式当中,中国也不寻求建立一方凌驾于另一方的“秩序”。他指出,一旦美国国内意识到,美国的未来取决于同世界上其它地区维持联系和互信,美国和中国的关系存在的困局就能得到解决。

  对话实录摘编如下:

  彭大伟:上世纪50年代,以令尊杰克·佩里先生为代表的英国工商界有识之士,打破当时的坚冰,开启了中英贸易的大门,也为两国友好交往留下了宝贵的精神财富。您个人和家庭的经历可以给中英这样两个不同历史文化、不同社会制度、不同发展阶段的国家友好相处带来哪些启示?

  佩里:为了同新中国签订最早的贸易协议,我的父亲他们1953年来到了中国。他们当时克服了朝鲜战争的阴影,坚持前往中国。父亲他们的精神赢得了尊重。中国各界人士今天对我的盛情更多地是对我的父亲所成就的事业的一种认可。

  尽管两国的制度、价值观、商业目标各不相同,但从中长期来看,英国和中国是不可能相互隔绝的。

  世界正在朝着一个新的方向快速转变,亚洲今后将是世界的中心——但这并不意味着欧洲或美国的终结,我们都活在同一个世界、面临同样的问题,我们需要经贸和投资上的往来,我们必须共同面对全球性挑战。解决气候或公共卫生问题也须臾离不开各国携手合作。如果不同中国合作,我们在与亚洲打交道时不会获得轻松的解决方案。英国、欧洲和美国未来都必须与中国携手合作。

  破冰之路不易,且将继续不易。但存在将各方凝聚起来的力量,例如伦敦作为金融中心需要中国、需要全球市场,需要借助同中国合作更好地参与欧洲和全球事务,特别是在联合国安理会框架下的合作——这一切都将我们以不同的形式团结在一起。我相信未来数十年里,我们仍将继续合作,继续经贸投资往来。

资料图:英国48家集团俱乐部主席斯蒂芬•佩里。中新社记者 周兆军 摄资料图:英国48家集团俱乐部主席斯蒂芬·佩里。中新社记者 周兆军 摄

  彭大伟:您认为中国的发展可以跳出过往西方“国强必霸”的老路吗?

  佩里:中国人的思想中天然地就未曾执着于“霸权”和“统治他国”。5000年的中国历史都是关于如何固守本国的边界。中国不曾往全世界派兵,现在也不会这么做。“修昔底德陷阱”不存在于中国的思维方式当中。这一问题上重要的是需要看到,对世界权力的探求、出于自身利益对权力的追逐,这些动机主导了近3000年来的世界历史。我们还要继续这样下去吗?一旦认清这一点后,答案便是否定的。

  世界是不断向前发展的。向前发展的世界需要的词不是“修昔底德陷阱”,而是人类命运共同体,这是看待各国之间关系的另一种方式:我们携手合作,共同应对面临的问题。没有哪个国家需要寻求凌驾于其它国家之上,因为如果这样将导致战争,最终会毁灭掉一切。

  今天的世界是这样的一个世界——美国正在全力捍卫其实力地位。美国终将认识到,他们“错过”了中国的崛起。当美国忙于在伊拉克和阿富汗的战争时,中国正在将经济转型升级,同时也将自身在全球的地位转型升级。

  中亚、南亚、中东等地区可能有着不同的规则和秩序,但这并不意味着这不利于美国。中国并非要在这一地区构建一个“一方凌驾于另一方”的秩序。

  我相信中国发展的动力是建立在确保人人都能丰衣足食之上的,也只有这样,“修昔底德陷阱”才不再成立。否则中国不会不厌其烦地一遍又一遍地向美国解释——我们不会屈从于美国的“规则”,不会向美国臣服;但中国也不是来挑战美国、不是来“打败”美国的,“我们是来和你们合作的”。考虑到气候问题本身是西方造成的。为寻找到技术上的解决之道,中美必须相互信任、携手合作。

  彭大伟:中美关系如何实现转圜?

  佩里:中美关系即使不是当今世界唯一最重要的问题,也是最重要的问题之一。我认为美国被中东的战争和2008年金融危机牵扯了精力。到了2011-2012年,美国开始意识到他们已经“错过”了中国的崛起。于是他们开始转而对付中国,如奥巴马时期推出的亚太再平衡战略,同时大打“跨大西洋盟友”牌。这是美国开始试图“管理”中国崛起的首批行动。

    资料图:中美国旗。图片来源:视觉中国资料图:中美国旗。图片来源:视觉中国

  彭大伟:您是指美国错过了遏制中国崛起的时机吗?亦或他们白白地错过了合作窗口期?

  佩里:美国人把(同中国)合作挂在嘴边,但并没有真正地去合作,他们做事的风格便是如此。加入世贸组织对中国而言具有重要的变革性意义。而当美国意识到中国已经在对美贸易中取得了过去日本、韩国和德国那样规模的贸易顺差时,美国试图让中国停止获得顺差。美国表示将减少从中国进口货物,而中国则必须重新评估其货币的汇率。对此,中国表示不会照办。中国已经准备好与美国讨论如何开展合作,而非接受美国的指令。美国必须理解,中国并非他们所想象的那种国家。

  正当美国在考虑如何遏制中国崛起时,金融危机重重地打击了美国。到2011年时,拜登和希拉里已经开始推动落实奥巴马第二个总统任期的重要战略——亚太再平衡。美国从那时起试着重新定位其在亚洲的存在。

  然而此时中国已经与俄罗斯在上海合作组织等框架内建立起了合作,共同捍卫亚洲的发展和稳定。正如美国1997年利用亚洲金融危机兴风作浪时,中国推动了《清迈协议》,维护了本地区的金融稳定。

  一旦美国国内意识到,美国的未来不仅取决于美洲大陆,也取决于和世界上别的地区维持联系和互信,美国和中国的关系存在的困局就可得到解决。

  彭大伟:西方一些声音认为中国打造新发展格局是走向“封闭”,您为何认为他们说错了?

  佩里:中国“双循环”新发展格局是在“倒退”吗?恰恰相反,这是在更好地前进。假如中国没有改革开放数十年的成就,现在正在推进的共同富裕等步骤也是不可想象的。正因为中国已经在各领域打好了基础,现在官方可以正式开始将中国朝着一个更加现代化的方向转型。作为一个1972年就已经到过中国的人,我可以向您保证,在我目睹当时中国的贫困时,我是无论如何都想象不到2021年的中国会是现在的面貌。

  2035年的中国所将取得的发展,也许同样会让今天的人们感到难以置信,更不用说2049年(注:第二个一百年目标实现时)了。中国在不断地自我革新,这一革新需要经历不断的阶段。中国想要实现的远非局部地区的小范围变革,中国已经准备好迎接全局性的全方位变革。这值得英国借鉴。

  整个世界即将关注到中国自我革新的成果,且会把这些成果视作进步的象征。然而,西方人恐怕未来10-15年间仍难以认清这一点。西方人需要来中国亲眼看一看。

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