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军事科学院徐馥芳:要有勇闯科技“无人区”的胆识******

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。

军事科学院徐馥芳:要有勇闯科技“无人区”的胆识

  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

二十大代表风采丨“千里背母上大学”的刘秀祥返乡任教十年:一个都不放弃******

  中新网贵阳10月7日电 题:“千里背母上大学”的刘秀祥返乡任教十年:一个都不放弃

  作者 周燕玲

  2022年,是刘秀祥回到家乡贵州省黔西南布依族苗族自治州望谟县教书育人的第十个年头,身为望谟县实验高中副校长的他,更为人熟知的一个身份,是14年前“千里背母上大学”的主人公。

  “80后”的刘秀祥出生在望谟县弄林村,幼年时父亲因病去世,母亲因伤心过度患上了精神疾病。小学三年级时,哥哥姐姐外出谋生,母亲病情加重,家庭生活的重担全压在了刘秀祥身上。

  命运的苦难并没有将他击垮,反而更加刻苦,小升初时以全县第三名的成绩考到县城中学。从老家到县城,刘秀祥携母踏上了漫漫求学路。进入高中,一边努力学习,一边利用课余时间捡废品维持生计,他累并憧憬着。

  2007年高考,他却因病失利;2008年再次奋战考到山东上大学,当年9月他再次带着母亲去求学,“千里背母上大学”的他感动了无数人。走出大山进入大城市,是很多山里孩子的梦想,刘秀祥也是这样想的。2012年,刘秀祥即将大学毕业,最初他并不打算回贵州工作,而是计划在外省找一份好工作,再寄钱回去帮助需要帮助的人。

  然而,因为刘秀祥大学期间资助的一个妹妹刚好初三毕业,却选择了不读书,无论刘秀祥怎样劝都没有用。于是,刘秀祥毅然选择回到望谟县,他要去告诉那些曾经像他一样贫困的孩子或是迷茫中的孩子,“人生一定要有梦想,即使遇到困难和挫折快要放弃时,一转身我就站在身后。”

资料图:刘秀祥在瓮安县与学生们交流。 受访者供图资料图:刘秀祥在瓮安县与学生们交流。 受访者供图

  “我能给予他们动力,为什么?刘秀祥能走出来,他们一定能走出来,因为他们不需要像我那样带着母亲四处奔波,不需要像我那样艰辛。”刘秀祥坦言,自己通过读书走出了大山,看到了外面世界的美好,想回来告诉山里的孩子外面的世界很美好。

  2012年,回到望谟县的刘秀祥成为一名乡村教师,同年8月他发起“助学走乡村行动”,最初主要是进行劝学活动。刚开始是他自己和几个老师,骑着摩托车走村串寨,四处劝学。因为很多家长的不支持,刘秀祥吃了不少闭门羹。

  “曾遇到一个小女孩,由于父母思想落后,初三毕业后,家人就安排外出务工补贴家用。”于是,刘秀祥就骑着摩托车去劝说,无论他怎么讲,学生家长就是不让孩子回校读书,半年时间刘秀祥去了12次,最后一次惹怒了学生家长,家长把拴着的狗给放了,刘秀祥被恶狠狠的狗追着满村跑一头栽到坎下,后脑勺被磕破了,至今还留有疤痕。

  然而,越是这样,越坚定了刘秀祥劝学的信心。10年来,刘秀祥骑坏了8辆摩托车,遭受不解和谩骂的他却从未想过放弃,成功让1800多位学生重返校园。劝学期间,刘秀祥又发现,劝回学校的孩子没过多久又不见了,主要原因是学生家里生活困难。

资料图:刘秀祥在与学生互动。 受访者供图资料图:刘秀祥在与学生互动。 受访者供图

  为此,刘秀祥开始了助学活动,最初是他自己出钱,后来又找朋友、找同事借钱。由于捐资助学体量大,刘秀祥就拿着孩子的资料去找县城的“小老板”,他去过五金店、餐馆、超市等地,用他的话说,“为了孩子,自己可以连尊严都不要。”

  助学期间,刘秀祥还时刻呵护学生的自尊心。2013年,刘秀祥班上有一位女学生一周内找了他五次,每次都是同一个话题,就是不读书要外出务工,后来刘秀祥去学生家里家访才得知,她妈妈和叔叔智力障碍,爷爷年迈多病,她和弟弟上学,只靠父亲一人务农养家。

  当时,刘秀祥没有资助的资源,就自己出钱解决那位女学生的学费和生活费,“但是孩子自尊心很强,她看到我资助的还有许多同学,她死活不要,后来就骗她说是对接外面好心人资助的。”

  直到那位女学生考上大学,一次偶然的机会,她在刘秀祥家里看到了自己曾经写给资助人的所有信件,她才知道一直是刘秀祥在资助自己。如今,那位女学生已大学毕业,并回到望谟工作。

  2016年开始,刘秀祥围绕公益讲座、教师培训、学生德育教育、学生资助成立名师工作室,吸引校内、校外的教师加入其中,通过演讲,刘秀祥助学活动的队伍和资源逐渐增加,有教师、企业、爱心人士,甚至教出来的学生也加入进来。

资料图:刘秀祥在望谟县实验高中给学生们作主题班会。 受访者供图资料图:刘秀祥在望谟县实验高中给学生们作主题班会。 受访者供图

  10年间,刘秀祥发起的助学活动涵盖了小学、中学和大学的学生,目前对接资助的孩子有4200多人。10年教育路,刘秀祥见证和参与家乡的发展,2012年望谟县1000多名学生参加高考,考上本科仅70人,10年后的2022年,望谟县全县参加高考的人数2420人,本科上线人数达1302人,教育质量从黔西南全州挂末提升到全州前三。

  “十年教育的生涯让我意识到,越是偏远的地方越需要优质的教育,每个孩子都应该有更好的未来,无论他出生在哪里。”刘秀祥说,未来会一如既往地走下去,充分发挥名师(劳模)工作室的引领和辐射作用,一个都不放弃,帮助孩子们树立自信,让更多孩子通过读书走出大山改变命运。

  作为出席中国共产党第二十次全国代表大会的代表,同时也是千万个扎根山区教育工作者中的一员,刘秀祥坦言,自己主要关注乡村教育和乡村教师方面,希望充分利用好特岗教师资源和发挥好特岗教师的作用,同时给予更多山区乡村教师学习成长的机会和平台。(完)

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