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
满足人民高品质生活新期待******
作者:张美君(天津社会科学院马克思主义研究所)
党的二十大报告提出,增进民生福祉,提高人民生活品质,必须坚持在发展中保障和改善民生,鼓励共同奋斗创造美好生活,不断实现人民对美好生活的向往。中国共产党始终坚持把实现人民对美好生活的向往作为现代化建设的出发点和落脚点,努力让人民过上幸福生活是我们党矢志不渝的奋斗目标。坚持以高质量发展推动创造高品质生活,对于全面建设社会主义现代化国家具有重要意义。
人民生活发生新变化
人民对美好生活的追求随时代变迁而变化,不同的经济基础和社会环境产生不同的生活需求,不同时期的人们对生活需求的满足程度具有不同的评判标准。新中国成立后,中国共产党带领人民进行社会主义改造、推进社会主义建设,坚持“以农业为基础”“以粮为纲”,稳定物价,统一财经工作、完成土地改革等,首先是为了让人民“吃饱饭”。改革开放40多年来,我们极大解放和发展了社会生产力,使人民逐步摆脱贫困并日益富裕起来,我国经济总量跃居世界第二,实现了人民生活从温饱不足到总体小康、奔向全面小康的历史性跨越。特别是新时代十年,我们党坚持精准扶贫,打赢了人类历史上规模最大的脱贫攻坚战,历史性地解决了绝对贫困问题,全面建成小康社会目标如期实现,人民更加追求生活的质量,高品质生活成为人民对美好生活的新期待。高品质生活突出体现在:一是生活的质量水平更高。即人民期盼更好的教育、更稳定的工作、更满意的收入、更可靠的社会保障、更高水平的医疗卫生服务、更舒适的居住条件、更优美的环境、更丰富的精神文化生活等。二是美好生活的覆盖范围更广,涵盖经济、政治、文化、社会、生态等各个领域,促进人的全面发展和全体人民共同富裕,人民群众获得感、幸福感、安全感更加充实、更有保障、更可持续。获得感不仅体现在共享经济社会发展成果,还有人民群众参与国家发展的成就感;幸福感表现在充分尊重人们对美好生活新的多样化需求,尊重人民主体地位,尊重人民群众创造性实践,采取更多惠民生、暖民心举措,扎实推进共同富裕;安全感不仅体现在社会稳定、国家安全层面,还有人民群众对党的信任、对国家发展前途的信心、对中华民族的认同感和自豪感等,从而更加坚定实现中华民族伟大复兴的必胜信心。
坚持走高质量发展之路
实现人民对美好生活的向往,必须坚持以人民为中心的发展思想,做到发展为了人民、发展依靠人民、发展成果由人民共享,维护和保障人民群众根本利益,激发广大人民积极性、主动性、创造性。习近平总书记强调,要不断解决人民最关心最直接最现实的利益问题,努力让人民过上更好生活。人民最关心最直接最现实的利益问题,大多是与生活密切相关的问题。坚持以人民为中心的发展思想,就是要从解决新时代人民在追求高品质生活中遇到的问题出发,深入实际、深入基层、深入群众,问政于民、问需于民、问计于民,进行调查研究,反映群众诉求,提高决策的科学性,真正在提高人民生活品质上取得实效。发展是解决一切问题的基础,只有不断发展,才能实现人民对生活安康、社会安宁的梦想。高品质生活要靠高质量发展来创造。一是加快解决发展不平衡不充分问题,坚持创新驱动,推进区域协调发展,全面实施乡村振兴战略,提高公共服务可及性和均等化水平,将高质量发展落实到人民生活品质改善上。二是切实提高社会治理效能,努力营造公平正义的社会环境,构建安全有序又充满活力的社会秩序。三是把保护生态环境摆在更加突出的位置,更好满足人民群众对优美生态环境的新要求;四是坚持和加强党的全面领导,充分发挥中国特色社会主义制度优势,促进新时代社会保障事业高质量可持续发展,从而保障对高品质生活的新期待在经济社会持续健康发展中逐步实现。
中国式现代化的内在追求
在现代化进程中,人既是实践主体,也是价值主体,更是终极目的。历史唯物主义认为,人不是抽象的,而是现实的。马克思把“现实中的个人”归结为“他们的现实生活过程”,人们创造历史的过程,也是人们为不断满足生活需要进行生产的过程。以中国式现代化全面推进中华民族伟大复兴,从宏观目标看,是全面建成社会主义现代化强国,促进人的全面发展和社会全面进步。从微观个体看,是不断满足人民对高品质生活的新期待。过上高品质生活、实现人的全面发展,最基本的要求是人的需要的满足和多层次发展。正如恩格斯指出的,“在人人都必须劳动的条件下,人人也都将同等地、愈益丰富地得到生活资料、享受资料、发展和表现一切体力和智力所需的资料”。中国式现代化是人口规模巨大的现代化、全体人民共同富裕的现代化、物质文明和精神文明相协调的现代化、人与自然和谐共生的现代化、走和平发展道路的现代化。这是中国式现代化的重要特征,也是应然和实然的统一,内蕴着对高品质生活的追求。我们要创造的高品质生活,是一种整体性的高品质生活,涵盖全体中国人民,14亿多中国人一个也不能少;所有人在共享发展成果、改善生活、提高生活品质上是公平的;物质生活和精神生活是协调发展的;大自然融入了人的生活,人的生活尊重自然发展规律,人与自然和谐共生;追求和平的发展,希望各国人民都过上好日子。以中国式现代化全面推进中华民族伟大复兴,致力于塑造出一种新的生活样态,展现人类社会发展史上前所未有的美好生活图景。
(本文系天津社会科学院委托课题“中国式现代化新道路研究”(21YWT-16)阶段性成果)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)