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
这个假期,年轻人为何喜欢“躺平式旅游”******
明明是外出旅游,陈旺和她的朋友却拒绝打卡网红景点,非常默契地一起在民宿点外卖,投屏看脱口秀;明明去了热门旅游城市过春节,张悦一家却选择住在偏僻的地方,每天睡到自然醒,只偶尔去沙滩上散步放烟花;明明是星级度假游,宁枫却特意避开热门城市,去小县城体验五星级服务。
相比以往攻略详细、准备充足的“打鸡血式旅游”,这届年轻人开始了“躺平式旅游”,他们不再挤破头打卡网红景点,拍全是“后脑勺”的游客风景照,跟随必吃榜在餐厅门口排长队。轻松、陪伴、享受成为“躺平式旅游”的关键词。
不做规划,就像体验“人生试用装”一样
厦门大学的陈旺喜欢周末节假日跟朋友们周边游,不同的是,他们的旅行从来不做规划,说走就走。陈旺说,“如果感觉最近比较累,我们就会商量着提前把这周作业做完,利用周末时间出去放松一下,自驾或是坐车都很随意,也很少提前做规划”。
出去游玩,他们往往主动避开网红打卡点,选择比较小众的景点。他们会一时兴起去坐摩天轮,在小巷子里七拐八拐,遇到当地的特色小吃就买来尝尝。
虽然游玩景点很消极,但他们在民宿里却玩得很开心。“睡到自然醒,点外卖,一起投屏看脱口秀几乎是我们固定不变的项目。”陈旺说,“有一次外面下雨,大家都起得很晚,我们就去楼下超市买了些螺蛳粉自己煮来吃。女生甚至还给男生搞起了美妆试验,一直玩到天黑雨停了才出门。出去以后我们也没有目的地,索性就席地而坐聊天到深夜”。
大家一起去东山岛旅行,没出发前,因为手头还有一些事情没有处理,陈旺几次三番想要放弃。“真的来到东山岛后,在大海边会觉得这趟真值。我会放松下来,变得很松弛。”陈旺说,“给旅行做减法,不为旅行赋予太多意义,会更容易享受旅行本身”。
也许生活就需要紧紧松松再紧紧再松松,“如何规划旅行取决于你对旅行抱有什么样的目的,我们的目的就是来放松,所以我们会睡到自然醒,把平常没有睡的觉都补回来,睡好了再去玩。享受当下才会更有动力、更有能量去面对未来”。
陈旺和她的朋友们将自己的旅行定义为“人生试用装”,“就像化妆品的试用装、小样一样,这样轻松自在的旅行是我们人生的‘小样’。偶尔偏离正常的生活轨道去放空自己,过舒服的日子”。
闹中取静,感觉时间都慢了下来
春节期间,新婚不久的张悦和老公带着双方父母自驾两千多公里来到海南过年。舟车劳顿后,他们决定调整旅行方案,开启“海南躺平游”。
远离人群,他们选择住在一处偏僻的乡村民宿。正是这样临时的决定,让全家意外地度过了一个完全不同的春节假期。
张悦形容一家人在一起“非常安逸”,“我们住的地方比较偏僻,有一种避世的感觉。大家每天都没什么规划,随遇而安。早上睡醒之后一起吃早饭,用艾灸泡泡脚,中午在院子里吃火锅,下午可以出去体验农家乐或是全家人围在电视机前追剧,晚上就去海边散步或是一块打扑克牌,偶尔还会放烟花”。
张悦说今年春节少了些走亲访友的过年气氛,却多了许多跟家人相处的时间,“这样的旅行方式跟我们在家时是不一样的,以往春节大家都是各忙各的聚会,在这里我们可以为了一餐饭一大早去买菜,花很多时间一起做饭、洗碗。全家人一起说说笑笑,感觉时间都慢了下来”。
“我之前是一个非常有旅游精神的人,出去旅游一定要打卡当地最著名的景点,吃特色小吃,把能体验的都体验一遍”。但这次的“海南躺平游”改变了张悦的想法,“其实工作也好,挣钱也好,我都是想有更多时间,有更强的经济实力,带家人一起品味美食、体验风景。前提是要跟家人舒适、安逸地在一起,这样的风景才更有意义”。
品美食看日落,将舒适度摆在第一位
与张悦“闹中取静”的旅游思维不同,宁枫和女朋友选择去小县城住五星级酒店,“一晚500多元的价格在北京只能住普通酒店,但是在县城我们可以享受五星级酒店的硬件设施和服务,我觉得很值”。
旅游期间,宁枫和女朋友几乎有一大半的时间都待在酒店。酒店里有酒吧、餐吧、游泳池,甚至还有健身房、桑拿房、电竞区,“光是体验这些项目,我们就已经玩不过来了”。
偶尔宁枫也会跟女朋友在县城转转,“县城节奏很慢,我们会找些苍蝇馆子品尝最地道的当地美食,坐在公园的椅子上一起看日落,或是一起去海边蹚水。岁月静好不过如此吧”。
近年来,像宁枫这样的年轻人不在少数,他们的旅行不再是为了看更多的风景,而是将舒适度、体验感摆在第一位。为了迎合这些年轻人的需求,酒店也开始积极探索,比如江南主题酒店,以江南文化为特色,让游客不出酒店沉浸式体验江南文化;睡眠主题酒店,抓住都市人工作压力大、睡眠质量差,假期只想好好睡一觉的诉求,利用各类“科技狠活”助眠。
假期结束后,宁枫说,“我们已迫不及待在寻找下一个县城五星级酒店了”。
“躺平式旅游”看似佛系却并不摆烂,这届年轻人拒绝被传统旅游观绑架,他们用这种新兴旅游方式表达自己对于旅行的看法。
陈旺说,“这种放松式的旅游对我们来说是一种低成本的消遣,包括情绪上的低成本,用最低的成本获得最大的快乐”。
张悦说,“旅行的意义就在于与重要的人一起,记录沿途的点点滴滴,去哪里、做什么反而是无所谓的”。
宁枫说,“游历名山大川固然是好,但我更喜欢慢下来,在忙碌的生活里喘口气,感受岁月静好,这才是旅行的真谛”。
中青报·中青网见习记者 谭思静 来源:中国青年报
(文图:赵筱尘 巫邓炎)