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
气候变化真的存在吗?还是仅仅是理论预测?******
当地时间12月7日,卡托维兹气候大会中国角“气候传播与公众意识”边会正式举行。来自不同国家的政界、业界和学界人士在边会上围绕气候变化与气候传播、传播干预低碳消费、电影艺术与气候传播等议题展开了热烈讨论。
中新社编委、经济部主任俞岚在边会上发表致辞时表示,全球变暖和气候变化是正在发生并且愈来愈严峻的现实,任何所谓的反证和否认或许只是掩耳盗铃般的自欺欺人。
俞岚认为,当前气候传播应该传递三个重要信息,第一是把公共意义和愿景带入有关气候变化的绿色事业,第二是从两端发力相向而行实现绿色目标,第三是深度运用相关技术使绿色经济流程平滑高效。
在俞岚看来,我们的首要担当是倡导气候变化共识,首要任务是提升公共意义和愿景,首要主张则是强化技术驱动,最终目标是让全球气候治理更有效率。
中新社编委、经济部主任俞岚 中新社 陈溯/摄以下是俞岚致辞全文:
尊敬的解振华特别代表,尊敬的各位来宾,女士们,先生们:
下午好。欢迎大家参加由中国新闻社和国家应对气候变化战略研究和国际合作中心联合主办的“气候传播和公众意识”主题边会。这是我们连续第六年在联合国气候大会“中国角”主办这一主题的边会,也是解振华主任今天凌晨抵达卡托维茨后参加的首场边会,足以可见中国政府对于气候传播和提升公众应对气候变化意识的高度重视。
我本人从2011年德班气候大会开始跟踪全球气候谈判进程,8年来,我和我的同事笔下记录了许许多多的气候人、气候事,见证了全球气候治理的积极进展,也目睹了绿色低碳转型的艰难和困惑。
当前,全球政治经济格局面临强烈不确定,作为媒体人,我们比以往更加迫切地需要向公众讲好气候故事,鼓励更多人自觉加入到应对气候变化的行动中。在新的数字化时代,媒体在应对气候变化中的角色和定位也应该与时俱进,在我看来,我们的首要担当是倡导气候变化共识,首要任务是提升公共意义和愿景,首要主张则是强化技术驱动,最终目标是让全球气候治理更有效率。
在陈述我的观点之前,有一个问题跃然而出,那就是“气候变化是现实发生还是理论预测?”如果答案不是一目了然,那么让我们直观回忆一下近期肆虐的飓风麦克,加利福尼亚山火,印尼的海啸以及很多美妙名称的极端天气现象,比如厄尔尼诺。所以,无需复杂论证,气候变化确实在发生,并且发生的频度和烈度均超出我们的预期。显然,我们需要达成的第一个共识是,全球变暖和气候变化是正在发生并且愈来愈严峻的现实,任何所谓的反证和否认或许只是掩耳盗铃般的自欺欺人。在此次气候大会上发布的一份报告称,全球二氧化碳排放在经过了连续三年的平稳表现后,2017年、2018年再度反弹。到底是我们做错了什么还是做得远远不够?1.5度或2度的目标如何才能按进度实现呢?或许,我们需要做得更多,更加坚定,并且更加有指向性。
以下几个问题,尤其值得关注,也应该是当前气候传播中的要传递的重要信息:
第一,把公共意义和愿景带入有关气候变化的绿色事业。任何经济实体,在财务收益的必然选项基础上,必须把环境、社会效益和公共责任纳入目标和愿景;任何投资活动,除经济回报外,ESG、责任投资和可持续性投资等必须自动成为投资决策的关键要素;公共意义和愿景必须是人类财富创造活动有机且不可或缺的组成部分;绿色必须始终成为人类活动的底色。进入新经济时代,绿色代表价值,绿色创造价值,没有绿色内涵的所谓经济价值在扣除社会成本、环境成本和代际成本等之后所剩无几,所以,公共意义和愿景并非经济不可持续,很多实证研究已经充分说明了这一点。
第二,从两端发力相向而行实现绿色目标。全球多边协议是“从上而下”的制度安排,需要广泛协调参与国的利益和诉求,参与国以民生、发展、福利和成本等因素,都能相对容易地拒绝协议或执行时消极应对。协议本身立意高远,结构缜密,但症结却在执行层面,没有一定强制力的执行机制,国际协议全面落地的可能性不高。那么,为何不可以考虑同步采用“自下而上”的方法呢?就是建立规则导向的气候要素市场和发明并推广有益于可持续发展的技术。绿色技术一旦经济上可行,它的系统性推广就会提速,而广泛运用也就水到渠成。在所谓的第四次工业革命时代,技术不仅是催化剂,而且是主要推动力,一旦通过市场使技术可定价、可交易,那么,即便出于经济考量,市场主体也会理性判断并调整其碳排放和碳足迹,经济个体合成的结果是绿色经济整体收益的“帕累托改善”。
第三,深度运用相关技术使绿色经济流程平滑高效。数字化时代,技术无处不在,绿色经济也不例外。绿色倡议在规范化和流程化的过程中,诸多环节存在瓶颈和制约,仅从制度安排的角度出发,可以一定程度上进行疏导和协调,但多元利益诉求的低程度披露和低精度量化始终约束效率的进一步焕发。假设换一个思路,把技术引入绿色经济流程。比如,区块链技术。运用区块链技术的分布式记账方法,把绿色经济活动和所有参与者的一举一动实时记录,任何修改都会同步呈现,信息在时间上和空间上高度对称,任何的“漂绿”(greenwash)和指标数据造假行为分毫毕现。因此,可核实的技术实现迎刃而解,其后的惩罚机制和强制措施也就有了充分的依据。
这些在全球气候治理和应对气候变化上有争议或者有疑虑的问题,恰恰是媒体可以大有作为的空间。近些年来,我们看到在中国、在波兰、在欧洲,在全球各国,都有可喜的变化正在发生。然而,与此同时,IPCC最新发布的1.5摄氏度报告又一次给人类敲响了警钟。我们都在与时间赛跑,但跑步的速度还不够,记者与媒体的职责,或许就是一遍又一遍地指出这一点,并且用前瞻的眼光帮助厘清未来发展的方向。
我看到,今天在座的有不少是曾并肩作战多年的老朋友,中国参与气候谈判、气候治理这么多年以来,政府、媒体、学界、企业、民间组织也形成了这样一个小小的“命运共同体”,我衷心希望,气候传播的朋友圈能够越来越大,气候传播的事业也能够不断地有“新鲜血液”参与其中。
再次感谢各位参加今天的边会,谢谢!
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