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
东西问|金泰万:“陶瓷之路”如何为韩中交往提供动力?******
中新社首尔12月29日电 题:“陶瓷之路”如何为韩中交往提供动力?
——专访韩国国立海洋博物馆馆长金泰万
中新社记者 刘旭
为庆祝中韩建交30周年,由韩国海洋水产部、国立海洋博物馆和中国航海博物馆共同策划的“中韩海洋文明交流展”,于今年9月至11月举行。在为期两个月的时间里,为观众呈现了船模、瓷器、绘画和工艺品等300余件展品,以“学、交、漂、艺”四个部分讲述中韩海洋文明交流故事。近日,韩国国立海洋博物馆馆长金泰万接受中新社“东西问”独家专访,介绍韩中海洋文明交流的痕迹,并从海洋史的观点来探索两国间的友好未来可能性。
现将访谈实录摘要如下:
视频:【东西问】韩国国立海洋博物馆馆长金泰万:“陶瓷之路”如何为韩中交往提供动力?来源:中国新闻网
中新社记者:韩国国立海洋博物馆前段时间举行了“中韩海洋文明交流展”,能否请您介绍一下这次展览的概况,以及有哪些值得关注的展品?
金泰万:为纪念韩中建交30周年、回顾两国悠久的海洋文化交流历史,韩国国立海洋博物馆筹备了此次展览。因为与上海的国家级博物馆——中国航海博物馆共同举办,观众可以欣赏到韩中两国的各种资料与展品。
虽然合作展览单位是上海的中国航海博物馆,但从去年开始,我们就与中国各沿海地区博物馆联系筹备展览,最北边的是位于天津的中国国家海洋博物馆,还有青岛、泉州、厦门、广州等地的博物馆。
韩国国立海洋博物馆举行的中韩海洋文明交流展。刘旭 摄这个展览是为了纪念韩中建交30周年,因此收集展示的展品都为此主题服务,包括历史上主要的人物、艺术品,与海洋有关的记录、书籍或地图,以及中国、韩国的海洋主题的传统画作。
此次展览分为四个主题,分别是学、交、漂、艺。具体来说,“学”指的是学术、宗教、思想的交流;“交”指的是海洋文物和商品的交易记录;“漂”指的是在以前危险的海上航行中,航行者经常会遇到意料不到的天气或风浪等,所以他们可能会随风浪漂到南洋、日本冲绳或菲律宾一带,获救回到韩国后,通过文字或口述记录下这些经历和见闻,这就是这部分展览呈现的内容;“艺”指的是“艺术”,展示从中国大陆传来的艺术品,或是从半岛传到中国大陆的艺术品。
观众参观展览。刘旭 摄中新社记者:展览中,有哪些体现了中韩海洋文明交流的特色展品?
金泰万:这次展览中,观众欣赏到了船舶模型、陶瓷、绘画、工艺品等艺术价值较高的300多件展品,70多件从中国航海博物馆租赁。其中不乏一些特别值得关注的展品,如新罗时期留唐学者崔致远的代表文集《桂苑笔耕》,以及将中国画技法与朝鲜特色融合后描画半岛东海岸景色的画家郑敾的作品《海山亭》。
展览展出新罗人崔致远所撰的诗文集《桂苑笔耕集》。刘旭 摄我特别推荐的是船的模型。因为古代航海时期的沉船都掩埋在泥沙下,但偶尔会被渔民或科学家发现挖掘,并被展示出来。这样的船中国和韩国都有,如在韩国发现的中国元朝的“新安船”,还有2005年中国发现的货船“蓬莱3号古船”。这些船的模型,都是展览中的重要展品。
有趣的点就在于,韩国沿海发现了中国船,中国大陆海边发现的又是韩国船。韩国的船只沉没在中国的海洋,在几百年后又被挖掘出来,在现代人眼前展示。因此,我认为船是韩中海洋交流的最具象征性的表现。
展出的新安船模型。刘旭 摄中新社记者:此次展览回顾了中韩两国悠久的海洋文化交流历史,您认为海洋交流对中韩两国交往起到什么作用?
金泰万:韩中两国的海洋文化交流历史,从6000到7000年前已开始,并一直持续至今。从货运或物流的观念来看,海洋其实是高速通道。尤其是在以前,陆路通道无论是步行还是乘马车都很慢,能运送的东西很少。但海上船运速度快,能装载的东西也非常多,是被广泛选择的物流形式。但唯一的问题在于海洋的波浪难以预测,具有危险性。如果不考虑气候因素,海运是首选的物流方式。
展出的铜钱。刘旭 摄另外,大海的开放性要比陆地强。古代没有签证,海洋上也不存在明显的国界线,尽管不同国家的人语言不同,但他们在海上的通行是比较随意的,交往也非常容易。人们交换物品,也交流文化。可以说,如果没有当时活跃的海上交往,我们的文化繁荣程度不可能发展到当今的程度。
韩中两国之间的海路被称为“陶瓷之路”,是因为朝鲜半岛和中国之间的黄海是交易陶瓷的核心渠道,相比陆路运送,通过船舶运输陶瓷不仅可以大量运载货物,也不易损坏,因此陶瓷成了韩中海上贸易的最佳商品。
展出的陶瓷。刘旭 摄从“陶瓷之路”流入朝鲜半岛的中国陶瓷,经过朝鲜半岛特有的艺术和技术重新发展后,制造出高丽青瓷、粉青白瓷等商品,之后又返销国外。
通过展览中的很多展品,可以看出韩中之间的相近性。以建筑上的瓦当为例,好几种直接从中国大陆进口而来。这些细小的例证,见证了过去韩中之间交流的频繁程度。
展出的瓦当。刘旭 摄如今,韩中之间的大型船舶,从青岛、上海等地经过釜山港到全世界,又从釜山港回到天津、青岛、上海,这些船舶运送的货物可能和几百年前完全不同,但这种海上交往对中韩之间的文明交流同样起到了重要作用。
来自韩国釜山的中海安第斯号货轮在青岛前湾保税港区码头卸货。张进刚 摄中新社记者:在未来中韩两国交往和文化交流中,这条“陶瓷之路”能提供哪些推动力?
金泰万:通过历史展望未来,希望能通过韩中两国互补共赢发展文化的历史来寻找未来发展的动力。
比如这个展览就是一个开始,明年或不远的将来,我们会继续与中国合作,开设合办展览,并涉及更广泛的主题和范围。期待疫情过去之后,韩中之间的交流和沟通会比现在更加频繁,我们可以和厦门、泉州、广州、天津等中国各地的机构和博物馆合办交流展。
总之,韩中两国都在推行各自的对外开放政策,这其中非常重要的一环就是海上交流,通过海路谋求新的发展动力。因此,当我们今天回顾过去数千年来韩中之间的海洋文明交流,能够了解这些超越海运、物流、船舶等海洋产业乃至海洋科学技术的海洋合作,并通过海洋交往密切两国间的彼此依赖,加强信任和合作,寻求共同发展。(完)
受访者简介:
韩国国立海洋博物馆馆长金泰万接受中新社采访。刘旭 摄金泰万,韩国国立海洋博物馆馆长。1980年获韩国釜山大学汉语言文学学士学位,1986年获韩国启明大学汉语言文学硕士学位,1996年获北京大学中国现代文学博士学位。历任韩国海洋大学国际学院院长、韩国海洋大学博物馆馆长、韩国海洋大学教授等职,自2020年12月起担任韩国国立海洋博物馆馆长。
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