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
《幸福到万家》 小人物的生活逻辑******
在将于大年初一播出的2023北京台春晚上,《幸福到万家》主创将再聚首,唤起观众对这部曾经在北京台热播的农村题材电视剧的又一波回忆。这部新时期的“秋菊打官司”没有《山海情》脱贫攻坚的大背景,也没有《乡村爱情》的强大阵容和宣传造势,为什么却能被首都观众所接纳?究其原因,是片中折射出的小人物的生活逻辑引起了广大首都电视观众的共鸣,把温暖的现实主义理念表现得淋漓尽致。
温暖的现实主义首先要体现生活的逻辑
2017年10月,北京电视台播出了一部极具老北京特色的电视剧《情满四合院》,立即引起了广大电视观众的热议,大家一致认为这是一部温暖的现实主义电视剧作品。从此,“温暖的现实主义”这一概念越来越为影视界所接受。
现实主义作品特别是都市情感剧、家庭题材剧一直以来都是电视剧作品的主流,尤其是一些温暖的现实主义作品最容易引起广大观众对现实生活的情感共鸣。有资料显示,2018年央视及各大卫视收视排名前30的热播剧中,都市情感、家庭题材占比最大,占到33%。另外,电视剧网络播放量前50的作品中,都市情感剧集占比最大,占到36%。其实,温暖的现实主义作品一直就有,之前的《渴望》、《贫嘴张大民的幸福生活》、《父母爱情》、《温州一家人》以及2022年上半年北京卫视热播的《鼓楼外》等也都属于温暖的现实主义作品,至今都给观众留下了深刻的印象。除了反映时代的主题、引起观众的共情之外,温暖的现实主义作品一个最大的特点就是能够因小见大地演绎生活的逻辑,比如《情满四合院》表现出的“远亲不如近邻”、《鼓楼外》表现出的“冤家宜解不宜结”以及《贫嘴张大民的幸福生活》表现出的“生活要靠自己努力”等等。都说“艺术来源于生活,又高于生活”,那么如何体现“来源于生活”呢?其实就是要通过作品体现生活的逻辑。而《幸福到万家》的精彩之处,就在于体现了小人物的生活逻辑。
《幸福到万家》看似是一部农村题材的现实主义作品,剧中反映的生活场景离北京这样的大都市有点儿远,但是片中展示出的小人物的生活逻辑,比如女主角何幸福的“较真儿,认死理儿”、勇于挑战不合理的“生活常识”等等,却活在我们每个人的心中。因此,这部作品才能如此牵动观众的心、引起观众的思考和共鸣,而没有城市或者乡村的差别。
“认死理儿”是追求幸福生活的必由之路
何幸福作为剧中女主角,给观众印象最深刻的就是她身上体现出的那种凡事都“较真儿,认死理儿”的劲头,从开头因为低俗的婚闹而执意为妹妹讨说法,到因为征地问题与万家集团对簿公堂,再到为了找到水尾村儿童患病原因而私下调查污水处理厂排污问题等等,无一不体现了她的鲜明个性。虽然,她为此吃尽了苦头:家人的不理解,村民的白眼和抱怨,甚至被迫背井离乡前往城市闯荡,但是正是因为有了这个“认死理儿”的执着劲头,才有了她后面的幸福生活。
看到这里,观众恍然明白,“认死理儿”其实就是一种质朴的执着精神,是通往幸福生活的必由之路。正是因为有了她的“认死理儿”,流传多年的婚闹陋习在万家庄被禁止;正是因为有了她的“认死理儿”,万家庄的当家人万善堂才会认识到即便自己一心为民,也要讲究工作方法;正是因为有了她的“认死理儿”,一个农村姑娘才能赢得一个外籍跨国公司高层的欣赏,从而打开了小律所的发展之门;正是因为有了她的“认死理儿”,导致水尾村众多儿童离奇患病的幕后原因才能被最终查清,从而保住了万家庄的一片青山绿水。
其实,我们每个人内心深处都有一个执念,都在一定程度上“认死理儿”。比如,万善堂作为万家庄的领头人,虽然看似霸道,但是他一心为民,“从来没欺负过任何人”;律师关涛也有自己“认死理儿”的地方,那就是坚守律师的职业道德,坚持“法律不是用来挣钱的”。所以,当何幸福们的“认死理儿”一次次地呈现在荧幕之前时,我们的内心也一次次地共鸣了。
生活的“常识”未必是真理
除了“认死理儿”,《幸福到万家》展现的另一个生活逻辑就是:许多所谓的“生活常识”其实未必是真理,要像何幸福一样勇于挑战不合理的“生活常识”。比如,低俗的婚闹是现实生活中经常能遇到的现象,很多人都在批判这种现象,但是遇到了也无可奈何。剧中,何幸福面对低俗的婚闹坚决抵制,身边无论是村民还是亲友都非常不理解,认为婚闹是多年传下来的习俗,已经成为一种“生活常识”了,很正常,没必要大惊小怪。但是何幸福认识到这一陋习是不合理的,给当事人带来了巨大伤害,坚持讨要说法,最终凭一己之力赢得了越来越多人的理解和支持,实现了婚闹陋习在万家庄的明令禁止。
再比如,万善堂是万家庄的领头人,也是万家庄走上发展之路的大功臣。虽然万善堂存在工作作风霸道、工作方法简单粗暴的毛病,但是所有村民包括何幸福的公公婆婆和丈夫都习以为常,认为这都是正常的,似乎也是应该的。只有何幸福不这么理解,她坚持人跟人都是平等的观点,在征地补偿、王庆来被踢等事情上坚持己见,甚至不惜对簿公堂、向上级写投诉信。她用自己的执着勇于打破不合理的“生活常识”,维护了法律的公平公正,还社会以真理。
生动刻画小人物的生活逻辑,《幸福到万家》又一次奏响了温暖现实主义的时代旋律。
文/马银平
(文图:赵筱尘 巫邓炎)