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·人物丨杨念群:贯通性地理解这片土地和这个民族******
中新社北京12月17日电 题:杨念群:贯通性地理解这片土地和这个民族
《中国新闻周刊》记者 徐鹏远
在一些学界同仁的称呼中,中国人民大学清史研究所教授杨念群有时会被唤作“杨公子”。
这一雅号源于其名望显赫的家世。他的父亲是石化领域的知名专家,母亲是北大地理学教授;祖父杨公庶是留德化学博士,曾跟随张治中参与过国共和谈,祖母乐曼雍是同仁堂乐氏家族的三小姐;外公吴鲁强是麻省理工的化学博士,外婆梁思庄是著名图书馆学家。倘若把家族的范围再扩大一点,钱锺书和杨绛的外甥女是他的大伯母,梁思成、林徽因是他的舅公舅婆……当然族谱中最闪耀的两个名字,无疑还是他的曾祖杨度和曾外祖梁启超。
杨念群有意与先人拉开距离,不过,家族基因有时还是会在他身上流露出些许痕迹。他自幼不缺书读,不仅祖父有藏书,周围的邻居都是大学者,每家的书房都是他的阅览室。在漫无边际的阅读中,他不知不觉地培养起了对文史的嗜好。而在治学路径的自我构建上,杨念群的“野心”更是颇有杨、梁的气魄。他想展现出一个全景式的中国历史,贯通性地理解这片土地和这个民族的前世今生、悲喜命运。
杨念群。受访者供图重建一种“眼光向上”的视角
中国新闻周刊:先请你介绍一下《“天命”如何转移:清朝“大一统”观的形成与实践》这部新作品的缘起。
杨念群:以往二十年,大家都在谈论西方社会科学方法对中国研究的支配性作用,以及社会科学如何本土化的问题。但我认为,社会科学方法既然来自西方,就很难在中国本土化。如果要摆脱学界“言必称希腊”的困境,只有一个办法,那就是在中国历史内部重新发现一些传统遗留下来的概念,加以重新解读,激活其中所隐藏的价值。
还有一个原因,就是需要反思近些年“概念史”兴起的意义。概念史方法给我的启发是,能不能在中国经典文本中发掘一些本来习以为常的概念,把它放在历史脉络里重新解释。比如“大一统”,一般人可能仅仅把它的内涵单纯理解为疆域广大、人口众多,但实际上这是传统政治表述体系中最关键的概念,与许多其他概念密切相关,不能割裂开来单独理解。
中国古代强调历史处于不断循环之中,受近代西方思想影响,我们总是批判这种循环论是一种保守落后的思维方式,却没有认真反思为什么中国人会这样思考问题。其实古人讲循环,不是简单地主张回到过去,而是希望以历史经验为根据,寻找突破现实困境的路径。
另外,这本书还出于对史学界研究现状的思考。20世纪90年代以来,史学界掀起了一股追求“眼光向下”的热潮,突出底层民众生活与价值观的重要性。社会史倡导下的乡村基层研究迅速成为主流,原本在历史研究版图中占优势地位的政治史反而被边缘化了。因此,我更关心上层政治思维的形成过程。我试图重建一种“眼光向上”的视角,回到上层制度和执行者的层面去理解中国政治的运作逻辑。
《“天命”如何转移:清朝“大一统”观的形成与实践》中国新闻周刊:近二十年左右,“何为中国”似乎成为中国史学界的一个重要话题。你的这本书算是这个大的潮流里的一个产物吗?或者说是对学界关于“何为中国”问题讨论的某种回应?
杨念群:当然可归于“何为中国”这个话题范围之内,但在具体内容上并不限于对“中国”问题的讨论,而是想尽量有所区别。
我一直认为,“中国”这个概念可以作为一个重要的问题出发点。但历史上“中国”内涵不断发生变动,不太容易清晰地加以界定。我们现在把它当作一个讨论对象,常常是建立在“中国”已经成为现代民族国家的基础之上的,然后再从此往前推导,好像古人也在热衷于频繁使用这个概念。其实对“中国”的使用,历朝历代均不相同。
比如宋明士人使用“中国”的频率相对高一些,因为有利于和辽金元这些非华夏族群做对比,彰显汉人文化的优势。但清朝相对就不太喜欢用。
近些年学界也兴起了“从周边看中国”的热潮,主张从邻近国家和东亚视角描述定位“中国”。这个角度确实有它的价值和贡献,但我感到困惑的是,只从外部看“中国”,并不意味着能取代对中国内部核心历史的认识。因此,我还是主张从内部视角去观察“中国”观念的演变,但不应局限于对“中国”本身的理解,而是应该把“中国”和其他概念关联起来进行考察。
2022年12月,黄河壶口瀑布。吕桂明摄中国新闻周刊:这本书的前言中你提出了一个问题,“清代‘大一统’观念不但营造出清朝上层政治秩序和地方治理模式,而且也形塑着中国人的日常心理状态。这种影响虽然经过晚清革命的强烈冲击,却至今犹存不灭。令人深思的是,为什么只有‘大一统’具有如此超强的制度、身体和心理规训能力?而其他的思想观念却没有或者只具备相对孱弱的规范力?”这个问题你有答案吗?
杨念群:第一,中国历史传统自古就特别强调礼仪秩序的核心规范作用,每个人都是这个完整秩序的组成部分,“个人”必须融入一个统一的组织框架里才能受到保护,获得某种安全感,“个人”价值只有源自集体行为的逻辑才能展现出价值,这就为“大一统”观念提供了一个基本制度前提。第二,中国古代王朝通过对疆域的扩张和维护,建立起了对世界的想象。“大一统”就是为这个想象如何落地为实践过程而设计的一套观念,包括理论与行动两个层次的表述和实实在在的操作程序。当然,除了“大一统”外,其他概念可能也在发挥着各自的作用。比如“天下”也是被频繁使用的一个概念,但它更像是一个理想设计方案,或者接近一个哲学理念,至于到底怎么落实,始终众说纷纭,语焉不详。第三,古代“大一统”观从形式上具有开疆拓土的征服气象,清朝的“大一统”观及其实践又创造出了“多民族共同体”的新面相,完全区别于以往王朝对民族关系的认识。当近代中国面临外来侵略时,“大一统”观很容易与现代民族主义结合在一起,成为抵御外侮的思想来源和动力。
游客在北京参观故宫博物院。杜建坡 摄更关注中国历史上政治运行的特征
中国新闻周刊:你所涉及的历史和主题、研究方法都是不一样的。这似乎是你的一个特点,你的学术轨迹和研究领域通常很难被归类。很多学者都会多向地延伸自己的研究触角,但总有一个贯穿的学术抱负或者所谓的“母题”。你的“母题”是什么?
杨念群:我理解你说的“母题”的意思是,当观察某个对象时始终会指向一个中心目标。如果说有什么“母题”的话,那就是我更关注中国历史上政治运行的特征,总是尝试把各种历史现象放到一个政治脉络里面去思考。说得更直接一点,我始终关心的是中国人是怎么成为“政治动物”的。
中国人自古就好讲政治,甚至史书都是为了表达某种政治意图而撰写,一切社会或文化现象也都围绕政治过程展开。即使我们做社会史文化史研究,也要考虑其背后的政治目的到底是什么,而不能把它们切割开来单独观察。目前的历史研究总是人为地划分出“政治史”“经济史”“社会史”“文化史”等类别,明显是受到社会科学专门化训练的影响,其实古人不是这么观察历史的,中国古人基本上把历史现象一律当作一种广义的“政治”行为。至少“政治”作为“母题”,具有聚拢其他“主题”的典范作用。表现方式也是有“实”有“虚”,“实”的方面指的是那些具体采取的行动,“虚”的方面是一些隐喻式的表达。
真正要了解中国历史的走势,不能把什么都看得太实,应该发挥想象力,更要重视那些看起来比较“虚”的部分。从某种角度说,历史是人的主观性表现,如果都做成考据那种太实的东西,也许只能揭示历史的表层现象,却展现不出深层结构。研究历史可以运用不同方法,从各个角度多向展开,但要想确定一个“母题”,就必须适当拉长时间,目光不能总是盯着一个点或一个时期,而是要寻找不同时段的历史如何连贯创造出的一个或数个主题,然后提供一个合理解释。对历史贯通性的理解是把握研究“母题”的一个基本要求。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |