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
抓住数字技术变革机遇,充分释放数字经济新动能******
本期光明网理论学术动态导读关注数字经济、数据基础制度体系、智慧城市治理现代化、企业创新等话题,欢迎网友踊跃参与讨论。
【潘玉驹:抓住数字技术变革机遇,充分释放数字经济新动能】
浙江省习近平新时代中国特色社会主义思想研究中心温州大学研究基地研究员、温州大学副校长潘玉驹认为,数字经济为我国经济“稳增长”提供关键力量,为我国经济“调结构”提供新引擎,为我国经济“促转型”提供重要保障。我们要加快建设社会主义现代化强国、推动实现中华民族伟大复兴的中国梦,必须紧紧抓住数字技术变革机遇,充分释放数字化发展的放大、叠加、倍增效应,抢占新一轮发展制高点。加快发展数字经济,必须着力推进重点领域数字产业发展。聚焦集成电路、新型显示、通信设备、智能硬件等战略前沿领域,培育一批具有产业链控制力的生态主导型企业,促进产业化、规模化应用并实现集群化发展,打造世界级数字产业集群。利用数字技术全方位、全角度、全链条赋能传统产业。加快发展数字经济,必须着力塑造数据基础制度体系。充分发挥我国海量数据规模和丰富应用场景优势,激活数据要素潜能。构建合规高效、场内外结合的数据要素流通和交易制度,形成适应我国制度优势的数据要素市场体系。构建体现效率、促进公平的数据要素收益分配制度。加快发展数字经济,必须着力参与数字经济国际合作。我们不仅要加快新型数字基础设施建设,促进数字技术同实体经济深度融合,还要积极参与国际组织数字经济议题谈判、数字化国际规则制定、双多边数字治理合作,在维护和完善多边数字经济治理机制中发挥作用,为营造开放、公平、公正、非歧视的数字发展环境贡献中国方案和中国力量。
摘编自《光明日报》
【江小涓、白京羽:把握数据要素特征,推动构建数据基础制度体系】
中国行政管理学会会长江小涓、国家发展和改革委员会创新驱动发展中心主任白京羽表示,与传统生产要素相比,数据要素具有产权复杂性、交易多元化、技术依赖性强等特征。“数据二十条”既把握数据同其他生产要素的共性,又把握数据要素的特性,提出了有针对性的措施。首先是处理好数据产权和使用权的关系。“数据二十条”提出“探索数据产权结构性分置制度”,要求“根据数据来源和数据生成特征,分别界定数据生产、流通、使用过程中各参与方享有的合法权利”,从而在总体框架上采用结构性分置,具体操作上采用分类分级确权授权使用,创造性提出建立数据资源持有权、数据加工使用权和数据产品经营权“三权分置”的数据产权制度框架,构建中国特色数据产权制度体系。其次是处理好场内交易和场外交易的关系。“数据二十条”提出“完善和规范数据流通规则,构建促进使用和流通、场内场外相结合的交易制度体系,规范引导场外交易,培育壮大场内交易”,并在完善数据全流程合规与监管规则体系、统筹构建规范高效的数据交易场所、培育数据要素流通和交易服务生态等方面提出指导意见,为探索建立合规高效、场内场外结合的数据要素流通和交易制度指明了前进方向,也有利于探索更优的数据交易方式。最后是处理好数据共享和数据安全的关系。“数据二十条”对公共数据的开发利用作出规定,主基调是坚持开放共享,但可以无条件开放的公共数据是有限的,“数据二十条”也要求“依法依规予以保密的公共数据不予开放,严格管控未依法依规公开的原始公共数据直接进入市场,保障公共数据供给使用的公共利益”。
摘编自《人民日报》
【汪玉凯:抓住数据治理这一智慧城市治理现代化的关键】中央党校(国家行政学院)教授、国家信息化专家咨询委员会委员汪玉凯认为,目前中国城镇化快速发展为城市治理提出了多方面需求,快速城镇化给城市治理带来挑战,智慧城市建设中各地的差异很大,也暴露出一些突出问题。数据治理成为智慧城市治理现代化的关键。在城市现代化过程中,提升公共数据治理能力是实现城市治理现代化的重要路径;数据资源的高效配置和利用是精细治理的基础。加强公共数据治理能极大地整合公共数据资源,提高公共数据的共享水平。加强公共数据治理能更好地造福社会,体现以人民为中心的施政理念。提升我国公共数据治理能力的路径有以下四个方面,一是加强智慧城市建设中公共数据基础设施的统筹,防止重复建设,特别要注重改变观念,提高数据治理能力。二是通过改革加大公共数据改革的力度,提高公共数据资源的共享度。三是要制定严格的制度,保障公共数据资源的开放。其中要处理好公共安全与公共数据开放的关系、处理好在公共数据资源开发利用方面的横向和纵向关系、处理好公共数据开放与保护个人隐私之间的关系。四是在实践中探索将部分公共数据资源通过市场交易的方式开放,实现双赢。
摘编自《北京日报》
【科技部成果转化与区域创新司:推动企业成为全链条创新的主导力量】科技部成果转化与区域创新司表示,当前,我国经济正处于从高速增长转向高质量发展的关键阶段,企业是最具活力的市场主体,是科技创新的重要推动者,是高质量发展的微观基础,对经济稳增长具有重要作用。必须坚持全面系统创新,完善科技企业梯度培育体系,推动企业成为从创新决策、科研组织、研发投入到成果转化全链条创新的主导力量。一是加强分类指导,健全科技企业梯度培育体系。健全“科技型中小微企业—科技型骨干企业—科技领军企业—世界一流企业”梯度培育体系。二是完善决策咨询机制,强化企业科技创新决策的主体地位。建立企业常态化参与国家科技战略决策的机制,引导企业围绕国家重大战略部署开展创新。建立企业家科技创新咨询座谈会议制度及企业创新高端智库网络,健全需求导向和问题导向的科技计划项目形成机制,强化从企业和产业实践中凝练应用研究任务。三是优化项目组织实施机制,强化企业科研组织的主体地位。四是完善资源配置机制,强化企业研发投入的主体地位。引导企业加大研发投入,特别是提高基础研究投入。五是构建企业主导的产学研深度融合机制,强化企业科技成果转化的主体地位。六是深化人才引育机制,强化企业科技创新人才支撑。推动国家科技人才计划加强对企业科技领军人才和重点领域创新团队的支持。七是完善政策落实机制,营造企业创新良好生态。统筹推进企业创新各项政策落地落实,形成各类企业“创新不问出身”的政策环境。
摘编自《学习时报》
(光明网记者 王晓秋整理)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)