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
波音中国总裁:中国民用飞机市场未来更具潜力******
【跨国企业在中国】
编者按:
走进在华跨国企业,听外企老总谈“中国式现代化机遇”、释“经济全球化之道”。
中新网10月27日电 题:波音中国总裁:中国民用飞机市场未来更具潜力
中新财经记者 吴涛
“随着中国经济的大发展,现在中国已经成为波音最大的海外民用飞机市场,而且在未来更具潜力。”近日,波音中国总裁谢利嘉(Sherry Carbary)接受中新财经专访时称,非常看好中国民用飞机市场前景。
谢利嘉称,民用航空业是经济发展的主要表征之一,也是支持经济发展的重要力量。至今,波音已经向中国的航空公司和租赁公司用户交付了超过2000架飞机。波音预测未来20年中国民航业将需要引进近8500架新的民用飞机。
访谈实录摘要如下:
中新财经:2022年,波音公司进入中国刚好50周年,波音是如何服务中国高速发展的航空市场的?未来将如何匹配中国高质量发展的步伐?
谢利嘉:波音与中国的长期合作伙伴关系已经有半个世纪之久。1972年,中国民航订购了首批10架波音707飞机来更新机队并开拓国际航线网络,此举标志着波音飞机进入中国市场。
自从1972年以来,我们非常自豪见证并参与了中国经济的快速发展。中国对于波音而言,不仅是一个巨大的市场,也是非常重要的合作伙伴。如今,中国航空制造业参与了所有波音在产民用飞机机型的制造,包括737、747、767、777和787梦想飞机。目前,飞行在世界各地的超过10000架波音飞机上都采用了中国制造的零部件和组件,这是中国航空制造业取得的一个非常了不起的成就。
我们一直在与中国持续拓展坚实而创新的合作伙伴关系,迄今已经涵盖了飞机制造与运营的全生命周期,包括零部件与组件的生产、飞机完工和交付、飞机改装与维修,以及航空服务等各个领域。
着眼未来,波音积极投资启迪未来的航空业人才。波音在2009年启动了“放飞梦想”航空科普教育项目,旨在激发中国青少年对航空的兴趣,从而可以在未来投身航空产业。十多年来,已经有来自中国14个省市区的超过14万名学生和数千名教师参与其中。2017年开始,这个项目又通过在线课程和线下活动并举的方式惠及了更多偏远地区的师生。
中新财经:中国坚持推进高水平对外开放,建设中国式现代化,作为全球知名的跨国企业,从全球视野来看,中国新发展将为波音等跨国企业带来哪些新机遇?
谢利嘉:民用航空业是经济发展的主要表征之一,也是支持经济发展的重要力量。50年来,波音公司一直致力于向中国交付业界领先的高效节能的飞机。
我们于1973年向中国交付了第一架707飞机,与中国经济快速增长的步伐相匹配,50年以来,我们已经向中国的航空公司和租赁公司用户交付了超过2000架民用飞机,第一批1000架飞机的交付耗时40年,而第二批1000架飞机的交付仅仅用了5年多时间。随着中国经济的发展,现在中国已经成为波音最大的海外民用飞机市场,而且在未来更具潜力。
中新财经:目前,中国成为美国以外的波音最大的民用飞机市场。波音对中国民用航空市场有哪些展望,会有哪些投入?
谢利嘉:根据我们最新发布的2022年《民用航空市场展望》,未来20年中国民航业将需要引进近8500架新的民用飞机,同时,中国将需要价值超过5450亿美元的民用航空服务用来支持民航机队的这一巨大发展。波音希望可以用自己的世界级水平的产品和服务来帮助满足中国民航业的未来需求。
中国蓬勃发展的电商业和快递业是一个新的重要经济增长点。在此背景下,波音于2016年在合资企业上海波音航空改装维修有限公司启动了737-800波音改装货机(BCF)项目,将退役客机改装成为货机,一方面延长飞机的使用寿命,另一方面助力民航业的可持续发展。现在,这个项目在中国已经设立了十多条改装线并交付了超过100架飞机,取得了显著的成功。
中新财经:您提到,目前超过10000架飞行在世界各地的波音飞机上使用了中国制造的零部件和组件。在产业链协同、高质量航空复合材料生产方面,波音如何在中国市场实现进一步的共赢?
谢利嘉:波音与中国航空工业集团旗下多家成员单位和中国商飞旗下上海飞机制造公司都建立了飞机零部件生产合作关系。可以说,波音飞机的成功,也是中国航空制造业的成功。
天津波音复合材料公司是波音首个在华合资企业,也是我们与中国航空工业集团开展合作的一个典范。该企业主要开展高质量航空复合材料零部件的制造及装配业务,其中包括主结构件、次受力结构件与内饰件,迄今已经交付了超过160万件产品。目前,天津波音正在进行三期扩建,以期进一步提升产能。
波音还与航空工业集团合作成立了制造创新中心,迄今已经向超过10000名波音在中国的供应商员工提供了培训,以帮助供应商实现首批质量过关,并确保生产体系的稳健和高安全水平。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() ![]() 彩虹多多地图 |