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
强化现代化建设人才支撑******
本期光明网理论学术动态导读关注现代化人才、教育评估、区域经济发展、生态优势转化等话题,欢迎网友踊跃参与讨论。
【徐佳:强化现代化建设人才支撑】
湖北省中国特色社会主义理论体系研究中心中国地质大学(武汉)分中心研究员徐佳认为教育是民族振兴、社会进步的重要基石,对提高人民综合素质、促进人的全面发展、增强中华民族创新创造活力、实现中华民族伟大复兴具有决定性意义。徐佳认为强化现代化建设人才支撑要从三个方面入手。一要把立德树人融入教育各环节。把立德树人的成效作为检验学校一切工作的根本标准,以文化人、以德育人,促进学生德智体美劳全面发展。把立德树人融入思想道德教育、文化知识教育、社会实践教育各环节,贯穿基础教育、职业教育、高等教育各领域,培养学生爱国情怀、社会责任感、创新精神、实践能力。二要着力办好思政课。全面建设社会主义现代化国家是一项伟大而艰巨的事业,前途光明、任重道远。在大中小学循序渐进、螺旋上升地开设思政课,是培养社会主义建设者和接班人的重要保障。三要建设好教师队伍。教师作为知识的传授者、价值观的塑造者、人类文明的传承者,肩负着立德树人的重要责任。推动新时代教育高质量发展,落实立德树人根本任务,对教师队伍建设提出新的更高要求。一方面要努力建设政治素质过硬、业务能力精湛、育人水平高超的高素质教师队伍;另一方面要在全社会弘扬尊师重教的社会风尚,努力提高教师政治地位、社会地位、职业地位,让广大教师享有应有的社会声望。
摘编自《人民日报》
【林蕙青、范唯:以评定向促强 加快建设高质量教育体系】
国务院教育督导委员会总督学顾问、教育部普通高等学校本科教育教学评估专家委员会主任委员林蕙青、教育部教育质量评估中心主任范唯认为教育评估是教育体系的重要组成部分,是高质量教育体系的重要保障,也是教育现代化的重要治理手段。在全国范围内做好新一轮审核评估工作,需要把握好以下几个重要方面。首先是以评估推动高校落实 “立德树人”根本任务。新一轮审核评估主动对标中央要求,着眼于全面贯彻落实党的教育方针,促进高校建立“立德树人”的落实机制,对评估指标体系的范围、内涵、重心作出重大调整。一是强化学校顶层设计、系统设计;二是关注学生学习成效和教师教学效果;三是促进学校全员育人机制建立。其次要以评估促进高校合理定位、办出特色和水平。新一轮审核评估推出的“两类四种”分类评估是我国高等教育评估工作的重大突破,会有力、有效地引导学校形成各安其位、结构合理、特色彰显的高等教育新格局。具体来说表现在:一是以适宜可选类型促高校明晰办学定位;二是以定制组合指标模块引高校实现特色发展;三是以多种常模数据助高校找准坐标方位。再次是以评估推动高校教育教学改革再深化。改革焦点主要集中在第一,加快形成“以学生为中心”的现代教育理念;第二,推进新型校地校企合作,强化产教融合、科教融汇的培养模式;第三,改革教学内容体系;第四,抢抓机遇,推进教育数字化变革。最后是以评估推动高校建立现代大学质量保障体系。新一轮审核评估立足于以外促内,通过外部评估,切实加强高校内部质量保障体系建设,推进高校人才培养质量持续提升,实现高质量内涵式发展。
摘编自《中国教育报》
【沈铭辉、李天国:RCEP为区域经济发展带来新机遇】
中国社会科学院亚太与全球战略研究院沈铭辉、李天国认为《区域全面经济伙伴关系协定》(RCEP)的签署和生效有助于亚洲经济体进一步提升区域贸易投资自由化水平、促进形成区域一体化市场,也为后疫情时代亚洲区域经济合作提供了强大动力。20世纪80年代以来,经济全球化浪潮推动世界经济高速增长,这种局面一直持续至2008年国际金融危机爆发前。此后,全球价值链重塑趋势开始显现。一方面,与金融危机前相比,全球价值链增长放缓。另一方面,全球价值链区域化趋势增强,表现为价值链越来越在地理上集中于最终消费市场。此外,2020年突如其来的新冠肺炎疫情也深刻影响了全球价值链调整进程。尽管经济全球化受到阻碍,但亚洲区域经济合作脚步并没有因此而停歇。尽管成员国在经济体制、发展水平、规模体量等方面差异巨大,RCEP在多样性与高标准之间找到平衡,用灵活的方式处理了不同利益诉求,体现出全面性、先进性和包容性。RCEP的生效意味着亚洲区域贸易投资自由化便利化进入了一个崭新阶段,进一步丰富和发展了亚洲经贸合作机制内涵,其带来的巨大贸易创造效应和更高社会福利水平,为中国经济持续增长提供了新机遇。表现在以下几个方面。一是有助于重构区域价值链,维护产业链供应链安全。二是有助于全面提高对外开放水平,建设更高水平开放型经济新体制。三是有助于提升“一带一路”机制化水平。四是有助于国内国际双循环相互促进。
摘编自《经济日报》
【杨茜迪、陈红敏:让生态优势变为发展优势】
复旦大学环境科学与工程系杨茜迪、陈红敏认为推动生态产品价值实现,一方面将保护自然与满足人民群众对美好生活的需要联系起来,另一方面是促进生态优势转变成发展优势、践行“绿水青山就是金山银山”理念的关键路径。应从三个方面来理解相关内容。一是守住生态安全底线的重要支撑。生态安全作为国家安全的重要内容,是生态系统满足人类生存与发展的必备条件,是人与自然和谐共生的重要基础和前提。生态产品价值实现,是守住生态安全底线的重要支撑。二是创造优质生态产品满足人民需要。建设人与自然和谐共生的现代化,必须将人民对美好生活的向往和对优美生态环境的需要作为出发点和落脚点,为人民提供更多、更优质的生态产品。因此,需要从上至下打通生态产品价值实现的观念、技术、制度等阻隔,在充分挖掘生态产品价值的基础上,建立健全生态产品价值实现的体制机制。三是促进生态优势转变为发展优势。健全生态产品价值实现机制、促进地区生态优势转变成发展优势,是推进生态功能保护区域与其他地区实现共同富裕、同步现代化的重要途径。为推动区域协调发展,统筹城乡发展平衡,需要推动自然资本与人力资本、人造资本有机结合,因地制宜地探索不同类型地区生态优势转变成发展优势的模式,让提供生态产品的地区和提供工业产品、服务产品的地区基本同步实现现代化。
摘编自《中国环境报》
(光明网记者李彬整理)