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
多部委透露重要信号!******
文/李晓喻
岁末年初,又到部委“年会季”。从多部委对2023年重点工作的部署中,今年中国经济政策几大着力点清晰可见。
大力提振市场信心
此前,中央经济工作会议已明确要求“大力提振市场信心”,提出从改善社会心理预期、提振发展信心入手,纲举目张做好工作。多部委在部署2023年工作时,从助企纾困、支持民营经济等方面将提振信心落到实处。
中国人民银行工作会议明确,坚持对各类所有制企业一视同仁,引导金融机构进一步解决好民营小微企业融资问题。
国家发改委副主任赵辰昕称,2023年将继续打破各种形式的市场准入不合理限制和隐性壁垒,推动民营企业参与国家重大战略,加大对民营企业纾困帮扶力度和民营企业的产权保护力度,促进民营经济发展壮大。
去年11月,国家发改委已发布《关于进一步完善政策环境加大力度支持民间投资发展的意见》,提出将支持民间投资参与102项重大工程等项目建设。
全国财政工作视频会议提出,增强财政政策的针对性有效性,优化完善助企纾困政策,激发各类市场主体活力,落实落细就业优先政策,大力提振市场主体信心。会议明确,今年要完善税费支持政策,根据实际情况,该延续的延续,该优化的优化,着力纾解企业困难。
财政部部长刘昆日前表示,2023年将持续整治违规涉企收费,激发活力,坚决落实两个“毫不动摇”,在财政补助、税费优惠、政府采购等方面,对各类市场主体一视同仁、平等对待。
工信部部长金壮龙称,今年将全面贯彻《中小企业促进法》,持续开展中小企业发展环境评估和中小企业发展综合督察,开展减轻企业负担专项行动,维护中小企业合法权益。力争到2023年底,全国专精特新中小企业超过8万家、“小巨人”企业超过1万家。
努力恢复和扩大消费
相比投资和进出口,消费目前恢复进度相对缓慢。中央经济工作会议部署2023年经济工作任务时,将“着力扩大国内需求”摆在首位,并特别强调“要把恢复和扩大消费摆在优先位置”。
商务部新闻发言人束珏婷日前称,将积极采取措施努力恢复和扩大消费,不断增强消费对经济发展的基础性作用。
束珏婷表示,相关措施包括着力稳定汽车消费,支持新能源汽车购买使用,加快活跃二手车市场。支持餐饮等行业恢复发展,促进家电家居消费,推动绿色智能家电下乡和以旧换新;顺应消费升级趋势,促进绿色消费、智能消费、健康消费,发展首店首发经济;加快推进国际消费中心城市培育建设,稳妥有序推进步行街改造提升,统筹开展智慧商圈、智慧商店示范创建等。
近日,商务部已公布首批12个全国示范智慧商圈、16个全国示范智慧商店。这些示范商圈和商店将顺应消费需求变化,改善居民购物休闲体验。
住房消费仍将是中国最大的内需之一。住建部部长倪虹近日表示,对购买第一套住房的,要大力支持。首付比、首套利率该降的,都要降下来。对购买第二套住房的,要合理支持。以旧换新、以小换大、生育多子女家庭都要给予政策支持。
全国财政工作视频会议也提出,发挥财政稳投资促消费作用,强化政府投资对全社会投资的引导带动,促进恢复和扩大消费,加力稳定外贸外资,着力扩大国内需求。
切实保障基本民生
刘昆坦言,今年财政收支矛盾依然突出,但“我们不会在民生支出上退步”,将保持适当支出强度,把每一分钱都用到国计民生的关键处,持续增进民生福祉,努力让人民群众有更多的获得感幸福感安全感。
具体而言,这些民生支出包括继续增加对地方教育转移支付规模;加大力度支持健全公共卫生体系,保障好疫情防控所需资金;积极推进多层次、多支柱养老保险体系建设,保障好因疫因灾遇困群众、老弱病残等特殊群体的基本生活等。
就业是最基本的民生。人社部部长王晓萍称,2023年将调整优化即将到期的阶段性减负稳岗扩就业政策,突出对就业容量大的服务业、小微企业、个体工商户稳岗扩岗支持。
今年,中国高校毕业生将达到1158万人的历史新高,求职压力更大。王晓萍表示,将把高校毕业生就业作为重中之重,多渠道促进就业创业。
相关措施包括开辟中小微企业职称评定绿色通道,调动企业吸纳就业积极性;发挥好公共就业服务机构作用,定期举办招聘活动,招聘网站设立毕业生专区,免费向高校和用人单位开放;实施青年专项技能培训计划,开展适合毕业生的短期技能培训等。
防范化解重大风险
2023年或将是世界经济“风急浪高”的一年。据国际货币基金组织预计,2023年全球经济增速可能降至2.7%,比2022年低0.5个百分点,三分之一的经济体将陷入衰退。经合组织(OECD)的预测更为悲观,认为今年全球经济增速只有2.2%。经贸问题被日益政治化、大国博弈加剧等也给经济前景埋下隐忧。
在此背景下,中央经济工作会议已明确要求,要更好统筹发展和安全,有效防范化解重大风险。多部委也对防风险做出专门部署。
国家发展改革委主任何立峰在全国发展和改革工作会议上表示,要进一步提高防范化解重大风险能力,强化粮食、能源资源、重要产业链供应链安全保障,以新安全格局保障新发展格局。
根据全国能源工作会议,今年要全力提升能源生产供应保障能力,发挥煤炭兜底保障作用,夯实电力供应保障基础,推动油气增产增供,并加强能源关键信息基础设施安全保护和电网运行安全风险管控。
针对地方债风险,全国财政工作视频会议部署继续抓实化解地方政府隐性债务风险,加强地方政府融资平台公司治理,积极配合防范化解重要领域风险,牢牢守住不发生系统性风险底线。
据官方数据,截至目前全国政府债务余额占GDP的比重低于国际通行的60%警戒线,也低于主要市场经济国家和新兴市场国家水平,风险总体可控。
(文图:赵筱尘 巫邓炎)