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
首批网络数字版本入藏中国国家版本馆******
版本,是记录历史、传承文明的“金种子”。网络数字版本,是“数字中国”建设与发展进程中,传承中华文明的数字化载体。中国国家版本馆作为国家版本资源总库和国家版本数据中心,全面启动了网络数字版本入藏计划。12月29日上午,中国国家版本馆首批网络数字版本入藏仪式在深圳文博会现场举行,来自腾讯公司、阅文集团、腾讯音乐娱乐集团三家互联网企业的首批优秀网络数字版本,入藏了中国国家版本馆。
12月29日,正在深圳举行的第十八届文博会上,中国国家版本馆中央总馆携手西安、杭州、广州三家分馆首次集体亮相,展区面积500多平方米。中国国家版本馆入藏版本量近2400万余册/件,展品涵盖十大类版本类型,旨在打造国家版本典藏中心、展示中心、研究中心、交流中心,更好发挥以史鉴今、启迪后人的重要作用。图为中国国家版本馆展区和展出的文创产品。新华社记者毛思倩摄
数字版本入藏工作开启新阶段
“汇聚入藏有历史文化传承价值的数字版本资源,是国家版本馆履行国家版本资源总库和国家版本数据中心建设职能的体现。”中国国家版本馆副馆长王志庚表示。
据了解,腾讯公司、阅文集团、腾讯音乐娱乐集团作为首批原创网络数字版本入藏国家版本馆的支持企业,分别遴选推荐了旗下原创于互联网环境的典型作品与项目,覆盖网络文学、网络视频、网络游戏、数字文保、数字音乐等五大类、45项不同形态的网络数字版本,标志着中国国家版本馆数字版本入藏工作开启新阶段。
以首批入藏的网络数字版本为试点工作“样板”,中国国家版本馆将分步骤、分阶段完成数字版本收藏、索引、研究、展示、交流、应用全流程设计,起草并完善数字版本入藏工作制度、管理规范和相关标准,探索建立平稳有效的常态化工作机制,面向电子图书、数字报纸、数字期刊、数字音乐、网络文学、网络视频、网络动漫、网络游戏、网络应用等各类承载文化内容的数字版本,选取传承中华文明、彰显中国精神、展示中国形象的典型精品,全面开展入藏工作。
入选作品彰显数字时代文化新韵
此次入藏的45项网络数字版本均是我国近年来各文化领域的代表性作品,充分彰显了数字时代文化新韵与文化成果创造性转化的新特点。
据介绍,《王者荣耀》与《和平精英》成为首批入藏的两款网络游戏。游戏产业既是文化科技创新生态的受益者,也是文化科技创新生态的建设者。近年来,游戏产业不断推动与传统文化深度融合,持续与科技、文化成果“跨界联动”,让用户在游戏中感受到优秀中华传统文化的无穷魅力,从山脉河流、古代建筑、人物造型、服装服饰、生活道具、诗词歌赋等多个维度了解中华传统文化知识。
积极探索内容交互趣味性与社会价值普及性的结合,尝试运用游戏化手段传递积极向上的正向社会价值,也是入选产品的一大特征。
例如,《普通话小镇》是在教育部语言文字应用管理司的指导下制作的功能游戏,专门为普通话基础薄弱人群定制学习场景和内容;《星火筑梦人》是腾讯在共青团中央宣传部的指导下制作的多元内容合辑,采取数字化手段同步推出游戏、有声书、主题曲等多种类型的内容,生动再现了百年前中国热血青年觉醒奋起、星火燎原的“筑梦年代”。
在网络视频类型中,包括《扫黑风暴》《敦煌:生而传奇》《邻家诗话》《中国好故事》等在内的17部反映时代新风的优秀作品入藏,类型涵盖了电视剧作品、纪录片作品、综艺作品,以及动漫作品。而在网络文学类型中,则有由阅文集团提交的《复兴之路》《大国重工》《朝阳警事》等10部作品入藏。
在数字音乐类型中,腾讯音乐娱乐集团推荐的8首中国韵音乐入藏,包含京剧、昆曲、沪剧等多种传统曲艺风格,笛、琵琶、古筝等传统乐器演奏形式,以及诗、词、赋等传统文体风格。既描绘了江南、川蜀、闽南等区域的地方特色和人文精神,还结合多元音乐创作手法进行大胆创新,展现出中国音乐在新时代与时俱进的生命力。
12月29日,正在深圳举行的第十八届文博会上,中国国家版本馆中央总馆携手西安、杭州、广州三家分馆首次集体亮相,展区面积500多平方米。中国国家版本馆入藏版本量近2400万余册/件,展品涵盖十大类版本类型,旨在打造国家版本典藏中心、展示中心、研究中心、交流中心,更好发挥以史鉴今、启迪后人的重要作用。图为中国国家版本馆展区和展出的文创产品。新华社记者毛思倩摄
“数字档案”记录数字中国时代进程
首批入藏网络数字版本中,不仅有优秀的内容作品,也有与数字技术应用密切相关的重大文化事件和堪称经典文化项目的“数字档案”。
例如此次入藏的“数字长城”项目,借助腾讯自研的“程序化生成”、云游戏等多种游戏技术,首次通过扫描重建,数字化复刻了一段长约1公里的喜峰口长城,实现全球最大规模文化遗产毫米级、交互式数字还原,让用户在手机端就能欣赏3A级的视觉和互动效果。
在“中国传统器乐数字化保护计划”中,针对珍贵乐音、古乐谱因缺少系统记录而消逝的问题,建立围绕声、谱、器的中国传统器乐数字资源库。项目以专业的音频设计及算法能力,助力中国传统器乐的乐音、乐谱、乐器的数字化存储,并在音色采集保存、古乐谱研究等方面展开保护和科普工作。
天涯共此楼沉浸式文旅项目,则将游戏《天涯明月刀》与福建永定客家土楼结合,以“线上场景重塑+线下实地修缮”的方式,打造集电竞、民宿、文创、5G+4K云演艺及沉浸式体验和表演于一体的文旅新地标,以国风文化助力文旅产业高质量发展。
“国家版本馆将持续联合社会各方力量,共同探讨原创网络数字版本入藏的工作机制、流程与标准,优选入藏更多传承中华文明、彰显中国精神、展示中国形象的精品网络数字版本,从版本视角做好新时代中华文明的记录典藏。”中国国家版本馆党委书记、馆长刘成勇表示。