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
2023共建“一带一路”:十年征程再出发******
作者:刘倩(北京市习近平新时代中国特色社会主义思想研究中心特约研究员、北京师范大学一带一路学院副院长)马鑫(北京市习近平新时代中国特色社会主义思想研究中心特约研究员、北京市社会科学院国际问题研究所助理研究员)
今年是共建“一带一路”倡议提出十周年。共建“一带一路”是习近平主席提出的一项重大国际合作倡议,是习近平新时代中国特色社会主义思想的重要组成部分,是推动构建人类命运共同体的重要实践平台。党的二十大报告指出,“共建‘一带一路’成为深受欢迎的国际公共产品和国际合作平台”,并提出了“推动共建‘一带一路’高质量发展”的要求。共建“一带一路”倡议提出以来,始终坚持共商共建共享原则,以高标准、可持续、惠民生为目标,聚焦重点领域、重点地区、重点项目,持续推进民生工程、民心工程,为推动构建人类命运共同体、畅通国内国际双循环提供了有力支撑和强劲动力。
“一带一路”建设成就显著
推动共建国家“联通”水平持续提升。习近平总书记在出席第三次“一带一路”建设座谈会时强调,把基础设施“硬联通”作为重要方向,把规则标准“软联通”作为重要支撑,把同共建国家人民“心联通”作为重要基础。2022年,在推动共建国家基础设施互联互通方面,“一带一路”建设可谓硕果累累。雅万高铁作为东盟第一条高速铁路试验运行,柬埔寨第一条高速公路正式通车;2022年前11个月,西部陆海新通道铁海联运班列同比增长18.9%,中欧班列开行数量和发送货物标箱分别同比增长10%和11%以上。同时,中国积极推进共建“一带一路”国家标准领域对接合作,已有超过三分之一“一带一路”沿线国家和地区在建重点基础设施项目采用中国标准,中国行业或企业在全球市场主导能力显著提升。
引领中国“开放”能力不断增强。高水平对外开放是实现高质量发展的必由之路。共建“一带一路”是中国扩大开放的重大战略举措和经济外交的顶层设计,是构建双循环新发展格局的重要抓手,对实现更高水平对外开放具有重要推动和引领作用。2022年1至10月,中国企业在“一带一路”沿线国家非金融类直接投资1147亿元人民币,同比增长9.7%;2022年,区域全面经济伙伴关系协定(RCEP)和中国-柬埔寨自贸协定正式生效,累计与32个共建国家和地区签署经认证的经营者(AEO)互认协议,贸易投资自由化便利化水平持续提升;中国“一带一路”合作伙伴不断增多,关系日益巩固,正在稳步形成更大范围、更宽领域、更深层次的对外开放新格局。
带动全球国际合作“范式”效应日益凸显。“一带一路”倡议提出近十年来,中国经验在全球范围内产生广泛影响。“一带一路”建设秉持共商共建共享原则,坚持开放、绿色、廉洁理念,努力实现高标准、可持续、惠民生目标,已经成为深受欢迎的国际公共产品和国际合作平台。截至2021年底,中国企业在共建国家建设的境外经贸合作园区累计投资超过430亿美元,为当地创造了34万多个就业岗位;截至2022年8月底,中国与“一带一路”沿线国家货物贸易额累计约12万亿美元。共建“一带一路”作为一种秉持开放包容、互利共赢理念的可持续性国际合作新范式,日益展现出强大韧性和活力,必将为全球发展贡献更多持久动能。
“一带一路”建设的新要求
2023年,大国竞争博弈加速升级,多重冲击对全球经济造成压力,世界经济增速将进一步放缓,发达经济体与新兴经济体增长前景日趋分化,全球治理面临新的挑战。客观形势对“一带一路”建设提出了新的期待和要求。
共建“一带一路”应与构建双循环新发展格局紧密结合。自党的十九届五中全会提出“加快构建以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局”重大战略部署以来,“一带一路”建设统筹推进东西部对外开放,实施自贸区战略,为推动双循环下经济高质量发展作出了重要贡献。双循环具有对更深层次改革、更高层次开放和更高质量发展的内在追求,这与共建“一带一路”的要求和目标高度契合。共建“一带一路”一方面带动了国内商品和要素的市场流通;另一方面打通了国内外商品、要素大市场,优化配置国内国外各种资源,让国内外市场和资源互为促进、互利共赢,共同创造价值。今后,要不断优化营商环境,建立双循环支撑通道,通过良好的营商环境促进各类资源与要素在国内国际两个市场快速流动和优化配置,推动各经济运行环节更加有效衔接;要鼓励更多中国企业走出去,积极布局国内国际两个市场;要不断优化内外联通的区域布局,巩固东部沿海地区开放先导地位,提高中西部和东北地区开放水平,加快建设西部陆海新通道,构建陆海内外联动、东西双向互济的开放新格局,促进区域经济一体化,助力全球经济复苏。
着力以“一带一路”带动高水平制度型对外开放。党的二十大报告强调,要“推进高水平对外开放”,“稳步扩大规则、规制、管理、标准等制度型开放”。顺应经济全球化趋势,推动高水平制度型开放,是推进高水平对外开放的出发点和落脚点,共建“一带一路”恰恰是实现更高水平对外开放的重要契机、平台和抓手。高水平制度型开放意味着开放的重点将由货物贸易转向服务贸易,从以商品和要素自由流动为主的开放向规则导向的制度开放转变。同时,为适应高标准国际经贸规则,开放措施要从单纯关税减免向规则、标准等领域延伸。这就要求在共建“一带一路”过程中,要坚持“走出去”和“引进来”并重,扩大外资市场准入;要通过自贸试验区开展高标准国际经贸规则实践,努力在一些行业率先尝试对接国际贸易规则,打造制度创新和开放窗口;要突出企业主体地位,通过制度型开放扩大对全球多边规则框架的影响力,积极参与并推进世界多边贸易体制改革,掌握与自身地位相适应的话语权。
推进高质量共建“一带一路”要聚焦重点。2023年,世界动荡仍将持续。推进高质量共建“一带一路”,关键在于优化发展路径,持续深入推进重点领域、重点地区、重点项目开展。在重点领域,要大力推动“数字丝绸之路”建设,推进智能制造产业发展,通过新一代信息通信技术与先进制造技术深度融合,构建数字合作平台,缩小数字鸿沟,使数字经济成果普惠于民;要大力推动“绿色丝绸之路”建设,聚焦绿色能源、绿色基建、绿色金融等重点领域,推进多边合作机制对接,持续推进“一带一路”生态环保国际合作;要大力推动“健康丝绸之路”建设,把中国在抗疫合作、疫苗研发、救治方法等方面的成功经验在“一带一路”沿线推广,落实疫苗无偿援助承诺,为“心联通”奠定更加坚实的民意基础。在重点区域,要通过实施自贸区和自由港项目建设,推进区域经济一体化和次区域经济发展。在重点项目,要聚焦民生工程,改善民生福祉,提升共建国家民众的获得感和幸福感,通过深化“一带一路”合作提高当地居民的满意度,与有关国家实现在全球治理领域的互利共赢。
中国推动共建“一带一路”的实践表明,中国始终是世界和平的建设者、全球发展的贡献者、国际秩序的维护者、公共产品的提供者。2023年,共建“一带一路”必将在开展更大范围、更高水平、更深层次国际合作的生动实践中开启新征程。中国将继续以自身新发展为世界提供新机遇,为推动构建人类命运共同体增添新动能。
《光明日报》( 2023年01月11日 12版)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)