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
坚定不移推动构建人类命运共同体******
【中共二十大的世界意义】
作者:姚琨(中国现代国际关系研究院世界政治研究所副所长)
党的二十大报告指出:“中国始终坚持维护世界和平、促进共同发展的外交政策宗旨,致力于推动构建人类命运共同体。”推动构建人类命运共同体,是习近平总书记把马克思主义基本原理同中国具体实际相结合、同中华优秀传统文化相结合,深刻把握人类社会历史经验和发展规律,汲取中华优秀传统文化的思想智慧,从统筹中华民族伟大复兴战略全局和世界百年未有之大变局的战略高度,提出的促进人类社会进步和世界和平发展的中国方案。
一、构建人类命运共同体理念蕴含着中华优秀传统文化精髓,更彰显大国大党的责任担当。
人类命运共同体理念植根于源远流长的中华文化。习近平总书记指出,“天下大同、协和万邦是中华民族自古以来对人类社会的美好憧憬,也是构建人类命运共同体理念蕴含的文化渊源。”中华文明历来重视人的精神生活,既追求丰衣足食,又追求人格尊严,讲仁爱、重民本、守诚信、崇正义、尚和合、求大同。构建人类命运共同体理念正是吸收了中华优秀传统文化中“天人合一、道法自然”的宇宙观,“世界大同、天下一家”的天下观,“亲仁善邻、协和万邦”的国际观,“以和为贵、和而不同”的文明观,“以义为先、义利并举”的义利观,秉持立己达人、兼善天下的价值取向,追寻的是和衷共济、和合共生的高远理想,构建的是物质生活充实、道德境界高尚、社会公平正义的大同世界。
党的十八大以来,中国特色社会主义进入新时代。正是在这样的时空背景下,习近平总书记创造性地提出推动构建人类命运共同体的重大倡议。2015年9月,习近平主席在第70届联合国大会的讲话中,强调各国携手构建合作共赢新伙伴,同心打造人类命运共同体。2017年1月,习近平主席在联合国日内瓦总部发表演讲,倡导各国共同构建人类命运共同体,坚持对话协商、共建共享、合作共赢、交流互鉴、绿色低碳,建设持久和平、普遍安全、共同繁荣、开放包容、清洁美丽的世界。
党的十九大以来,面对国际形势新变化,习近平总书记不断提出一系列重要新理念新倡议,深刻阐述积极应对全球性挑战的中国主张和中国方案,不断丰富完善构建人类命运共同体的思想体系,对构建人类命运共同体的时代背景、重大意义、丰富内涵和实现途径等重大问题进行深刻阐述,引领中国特色大国外交理论与实践创新,体现了中国致力于为世界和平与发展作出更大贡献的崇高目标,体现了中国将自身发展与世界发展相统一的全球视野、世界胸怀和大国担当,为人类社会实现共同发展、长治久安、持续繁荣指明了方向、绘制了蓝图。
二、推动构建人类命运共同体是人间正道,为人类前途命运提供了正确的方向指引。
当前,世界之变、时代之变、历史之变正以前所未有的方式展开。一方面,和平、发展、合作、共赢的历史潮流不可阻挡,人心所向、大势所趋决定了人类前途终归光明。另一方面,恃强凌弱、巧取豪夺、零和博弈等霸权霸道霸凌行径危害深重,和平赤字、发展赤字、安全赤字、治理赤字加重,人类社会面临前所未有的挑战。
2021年和2022年,习近平总书记着眼国际形势出现的新变化新挑战新问题,从解决和平与发展两大核心问题出发,先后提出了全球发展倡议和全球安全倡议,呼吁打造全球发展共同体和人类安全共同体,并愿同国际社会一道努力落实。推动构建人类命运共同体成为中国式现代化的本质要求。
一是提出全球发展倡议,强调坚持以人民为中心的发展思想,把促进发展、保障民生置于全球宏观政策的突出位置,落实联合国2030年可持续发展议程,加强宏观政策协调,推动建设开放型世界经济,促进全球平衡、协调、包容发展,共同构建全球发展命运共同体。全球发展倡议一经提出,就得到国际社会广泛响应,100多个国家和包括联合国在内的多个国际组织表达了积极支持态度,60多个国家加入“全球发展倡议之友小组”。中国秉持新发展理念,加快构建新发展格局,推动高质量发展,稳步推进共建“一带一路”,积极开展减贫、缓债、防灾减灾等国际发展合作,为各国分享中国机遇创造有利条件,为促进世界经济企稳复苏和实现共同发展注入中国力量。
二是提出全球安全倡议,强调安全是发展的前提,人类是不可分割的安全共同体,倡导坚持共同、综合、合作、可持续的安全观,坚持尊重各国主权和领土完整,遵守联合国宪章宗旨和原则,重视各国合理安全关切,通过对话协商以和平方式解决国家间分歧和争端,统筹维护传统领域和非传统领域安全。全球安全倡议明确回答了“世界需要什么样的安全理念、各国怎样实现共同安全”这一重要时代课题。
国际社会共同落实全球发展倡议、全球安全倡议,是破解全球和平赤字、发展赤字、安全赤字和治理赤字的治本之策,是推动构建人类命运共同体的重要战略支撑。
三、推动构建人类命运共同体,全面推进中国特色大国外交。
一是坚定奉行独立自主的和平外交政策,始终根据事情本身的是非曲直决定自己的立场和政策,维护国际关系基本准则,维护国际公平正义。中国尊重各国主权和领土完整,坚持国家不分大小、强弱、贫富一律平等,尊重各国人民自主选择的发展道路和社会制度,坚决反对一切形式的霸权主义和强权政治,反对冷战思维,反对干涉别国内政,反对搞双重标准。中国奉行防御性的国防政策,中国的发展是世界和平力量的增长,无论发展到什么程度,中国永远不称霸、永远不搞扩张。
二是坚持在和平共处五项原则基础上同各国发展友好合作,推动构建新型国际关系,深化拓展平等、开放、合作的全球伙伴关系,致力于扩大同各国利益的汇合点。促进大国协调和良性互动,推动构建和平共处、总体稳定、均衡发展的大国关系格局。坚持亲诚惠容和与邻为善、以邻为伴周边外交方针,深化同周边国家友好互信和利益融合。秉持真实亲诚理念和正确义利观加强同发展中国家团结合作,维护发展中国家共同利益。中国共产党愿在独立自主、完全平等、互相尊重、互不干涉内部事务原则基础上加强同各国政党和政治组织交流合作,积极推进人大、政协、军队、地方、民间等各方面对外交往。
三是坚持对外开放的基本国策,坚定奉行互利共赢的开放战略,不断以中国新发展为世界提供新机遇,推动建设开放型世界经济,更好惠及各国人民。中国坚持经济全球化正确方向,推动贸易和投资自由化便利化,推进双边、区域和多边合作,促进国际宏观经济政策协调,共同营造有利于发展的国际环境,共同培育全球发展新动能,反对保护主义,反对“筑墙设垒”“脱钩断链”,反对单边制裁、极限施压。中国愿加大对全球发展合作的资源投入,致力于缩小南北差距,坚定支持和帮助广大发展中国家加快发展。
四、在变局中践行全人类共同价值,积极推动全球治理体系变革。
2022年以来,世界进入新的动荡变革期,全球性挑战更加凸显。集团对抗加剧,大国合作意愿与基础全面松动,全球共识阙如,国际多边机构日益沦为清谈馆、角斗场,机制改革遥遥无期,全球治理失能、失治现象进一步突出。
中国积极参与全球治理体系改革和建设,践行共商共建共享的全球治理观,坚持真正的多边主义,推进国际关系民主化,推动全球治理朝着更加公正合理的方向发展。中国积极维护以联合国为核心的国际体系、以国际法为基础的国际秩序、以联合国宪章宗旨和原则为基础的国际关系基本准则,反对一切形式的单边主义,反对搞针对特定国家的阵营化和排他性小圈子。
中国坚持高质量发展和高水平开放,以中国自身的发展为不确定的世界注入确定性。推动世界贸易组织、亚太经合组织等多边机制更好发挥作用,扩大金砖国家、上海合作组织等合作机制影响力,增强新兴市场国家和发展中国家在全球事务中的代表性和发言权。
中国坚持积极参与全球安全规则制定,加强国际安全合作,积极参与联合国维和行动,为维护世界和平和地区稳定发挥建设性作用。
在应对气候变化方面,中国已建立起碳达峰碳中和“1+N”政策体系,制定中长期温室气体排放控制战略,推进建设全国碳排放权交易市场,编制实施国家适应气候变化战略。至2022年7月,中国已与38个发展中国家签署43份气候变化合作文件,与老挝、柬埔寨、塞舌尔合作建设低碳示范区,与30多个发展中国家开展40个减缓和适应气候变化项目。
在抗疫合作方面,中国支持非洲国家抗疫,截至2022年10月已向全球120多个国家和国际组织提供22亿剂疫苗。
在国际维和方面,中国近30年来共派出维和人员5万余人次,赴20多个国家和地区参加近30项联合国维和行动,是派遣维和人员最多的安理会常任理事国和联合国第二大维和摊款国,也是联合国维和行动的中坚力量。
万物并育而不相害,道并行而不相悖。只有各国行天下之大道,和睦相处、合作共赢,繁荣才能持久,安全才有保障。在全面建设社会主义现代化国家、实现中华民族伟大复兴的历史进程中,中国将始终高举构建人类命运共同体旗帜,不断为人类文明进步作出新的贡献。
《光明日报》( 2022年12月20日 16版)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)