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
广西德保:以文化之韵赋能乡村振兴******
乡村振兴,文化为魂。近年来,德保县聚焦乡村振兴与文旅融合,把文旅融合作为实施乡村振兴战略的重要抓手,注重民族文化的挖掘与传承,下大力气打造民族文化特色品牌,深入挖掘本地传统文化,聚焦产业振兴、文化振兴、生态振兴,注重以文惠民、以文兴业、以文塑旅,加强文化和旅游人才队伍建设,优化乡村文化旅游公共服务,因地制宜发展新产业新业态,以源远流长的乡村文化,为乡村振兴提供了文化资源与精神动力,为乡村振兴赋能聚力,绘就了一幅“诗和远方”的美好画卷。
以文惠民
夯实公共文化基础助力乡村振兴
德保以人民群众需求为导向,常年开展文化进万家暨戏曲进乡村文艺巡演活动、党史学习教育“百场文艺演出大家赏”活动等群众喜闻乐见的文化活动,通过“送戏下乡”丰富群众精神文化生活。此外,依托南路壮剧、德保壮族山歌、壮族舞蹈等,创作了一批高质量且接地气的舞台艺术作品,每年下基层开展文艺演出。目前全县共有专业剧团1个、业余剧团48个,传统剧目15本,有古壮字(土俗字)抄本150本、创作剧目52本,专业剧团每年演出100多场次、业余团队每年每团演出450场左右。
同时,德保把公共服务嫁接到老百姓的日常生活当中,配备了文化专管员队伍,主要负责村级公共服务中心的日常管理、图书室图书管理和分类及读书活动开展、文物保护及非物质文化遗产发掘与保护等工作,着力提升公共文化服务水平。目前,全县已建成村级公共服务中心186个,服务中心各配备一名公共文化专管员,12个乡(镇)文化站均配备一名专职管理人员和一名文化协管员,确保各类文化体育活动正常开展。
近年来,德保加强文化志愿服务队伍建设,通过开展“三区”人才文化志愿者的招募工作,共招募文化志愿者约30人/次。同时针对各个定点服务村制定文化服务“菜单”,开展广场舞、南路壮剧培训演出、民间民俗活动等。2021年累计开展各类文化服务工作240次,服务基层群众约7000人/次。
同时,通过举办“文化和自然遗产日”主题展示活动,传承弘扬民族传统文化。积极开展非遗进景区、非遗进乡村等活动,丰富乡村旅游的文化内涵。目前建成德保县马骨胡艺术传习基地、南路壮剧传习基地、麦秆花篮传习基地等5个非物质文化遗产展示传承基地,自治区级非物质文化遗产保护名录达10项。
壮家妇女展示土布技艺
以文兴业
转文化资源优势为产业发展动力
近年来,德保县充分挖掘乡村文化底蕴,深挖源远流长的文化资源,以丰富的乡村文化资源为载体,对接产业发展、品牌培育等需要,寻求机遇、寻求产业兴旺的新路子,形成乡村特色文化产业,着力绘制生态环境美丽、生活富足、人民群众获得感提升的美好图景,助力乡村振兴。
在历史长河中,德保矮马一直是皇室贡品,同时德保矮马的历史与多位历史名人相连。德保以实施乡村振兴战略为契机,融合矮马文化、乡土民俗等特色文化,投资11亿元打造矮马王国项目,开发各类旅游产品及文创商品,开展亲子体验、社会实践、主题营地、户外拓展等研学旅游活动,为游客提供独特的文旅体验,培育矮马产业新的经济增长点。此外,德保矮马王国在园区内建立德保矮马博物馆,展示德保矮马的起源、历史、发展进程,重点展示德保矮马与名人的故事,体现德保矮马文化,向社会展示德保矮马,提高德保矮马品牌影响力。2020年因受疫情影响,景区游客接待以区内游客为主。景区自2020年7月正式开业运营以来共接待游客9.9万人次,收入合计630万余元。
2019年,德保县荣获“广西马骨胡艺术之乡”称号,并以此为契机深入实施打造马骨胡艺术保护传承基地、培育壮大人才队伍、倾情发展打造马骨胡文化产业品牌,全面推进文化和旅游融合开发,深化民族团结进步教育,引导各族群众提升互学互鉴、共谋振兴发展的内生动力,奏响人民群众的幸福曲。成立少儿马骨胡培训基地、马骨胡艺术中心、马骨胡协会,建立了“中心+基地+传承人”的非遗传承保护体系,常态化开展非遗进校园、进社区、进景区、进农村等活动,推动马骨胡文化传承与发展。
此外,该县通过实施建设一个中心、打造一个基地、出版一本教材、培育一支队伍、发展一大产业“五个一工程”,倾力打造壮族马骨胡文化品牌。目前,全县马骨胡艺人有166人,最小的10岁,最年长的70岁,学习者几乎覆盖各个年龄层。
德保矮马马术方阵
以文塑旅
以文化资源创建全域旅游示范区
在推动文旅融合高质量发展过程中,德保县不断探索工作新思路、新模式,注重优势文化资源与旅游融合发展,以文促旅,以旅彰文,不断丰富旅游业态,延伸旅游产业链,丰富文旅新业态新体验,为乡村振兴赋能助力。
德保县那温村按照乡村振兴总体规划,以发展乡村文化旅游为切入点,先后荣获“第三批中国少数民族特色村寨”“全国乡村治理示范点”“民族团结进步示范村”“全区农业农村休闲旅游示范点”“五星级乡村旅游景点”“广西十大最美乡村”、全国“一村一品”示范村等称号。
那温村注重以德养村,传承传统文明文化底蕴。注重对道德文化的挖掘,该村围绕“温”字深挖文化潜动力,概括出温毅、温俭、温信、温厚“四温”精神,打造60米那温文化墙宣传那温文化,通过开展最美脱贫户、最美致富带头人、最美婆婆、最美媳妇、最美乡贤和优秀共产党员“五美一优”评选活动,寻找“最美那温人”,用“身边好人”的榜样力量感召引领,促进那温文明和谐发展。
此外,那温村民俗风情丰富,山歌对唱、“二月二”龙头节、手工舂糍粑等民俗活动长期保存,那温屯草编、藤编等民俗产品小负盛名。通过新建戏台、民族文化广场、农家读书角、篮球场,绘制具有民俗风情的墙绘,借助传统节日组织群众开展跳竹竿舞、篮球比赛、垂钓比赛、舂糍粑、蒸五色糯米饭等互动性强的文娱活动,让一幅幅美丽的乡村画卷映入眼帘。具有特色的墙体绘画与民居整体颜色土黄色的外墙紧密融合,加上极具民俗特色的文娱活动,不但持续提升村庄文化氛围、文化品位,还充分展现出新时代乡村的新风貌,形成了乡村旅游助推村民增收致富、助力乡风文明的发展新气象。
德保冬无严寒、夏无酷暑,气候宜人,环境宜居。近年来,德保县依托得天独厚的资源禀赋和区位优势,大力实施“旅游旺县”战略,坚持把文旅产业作为主导性产业精心培育,积极融入广西全域旅游示范区创建工作大格局,文化旅游产业转型升级明显加快,旅游品牌持续提升,逐渐形成旅游业引领多行业发展新格局。县城半径10公里范围内环绕着4个国家AAAA级旅游景区、1个国家水利风景区、1个全国乡村旅游重点村。德保县还先后荣获“中国优秀生态旅游县”“中国最具魅力文化旅游百强县”“中国十佳生态休闲文化旅游县”“中国十佳最具投资潜力旅游县”“中国最具特色乡村旅游目的地”“中国气候宜居城市”“国家园林城市”“国家卫生县城”、2020年“广西避暑旅游城市”等荣誉称号。 (本文图片由德保县委宣传部提供)(莫超驿 黄小丽)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)