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。
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
我守护我见证 “边关军语”见证边防变迁******
站在祖国万里边关,我守护我见证——过去·现在·未来
“造物无言却有情,每于寒尽觉春生。”站在边关处处透着春意的土地上,用这两句诗来描述边防新景观,别有一番韵味。
说到山苍苍雪茫茫的边关,我们立即想到的就是地理标志上的漫长距离。但是,一则则来自边关的新闻,犹春野之绿,犹和风之沐,鲜活而温馨地表述和见证着边防战士们对远与近,对苦与乐,充满青春气息的理解和诠释。
新春来临,驻守喀喇昆仑的战士放眼苍穹,给正在那里“出差”的航天员送上了特殊的新年礼物,并以照片的形式传递到太空。礼物是在两块“昆仑石”上的画作,一块是3位航天员的画像,一块是战士们与中国空间站的“合影”。石头上的留言,抒发着高原官兵特有的豪迈——“地球上,我与你最近。”
冬奥会开幕后,风雪弥漫的新疆阿勒泰边防哨所训练场上,立起了几尊战士们堆塑的“冰墩墩”雪雕,虽说其稚态可掬的造型比不得令国人倾心向往的“金墩墩”“银墩墩”,但战士们在与家乡亲友的视频中,总是自豪地进行着“科普”:世界上最早的有滑雪场面的岩画,就出自阿勒泰地区。经过鉴定,那可是出自一万年前的旧石器时代。
“冬奥会离我们很近,我们要伴随这冰雪盛会和祖国一起向未来。”一万年也好、一万里也罢,遥远的时空在年轻一代戍边人眼里,不过是一个“冰墩墩”的距离,因为他们此刻,“离家门最远离国门最近”,光荣地站立在保卫祖国的战位上。
站在祖国万里边关,我守护我见证——
过去·现在·未来
■郑蜀炎
时间当然有色彩,总在用艳丽的春光涂抹万里边塞;
岁月当然有表情,无论多么遥远都瞩望到凝重的爱;
历史当然有温度,山河万里处处延续着火热的情怀。
——摘自一位边防战士的诗句
“边关军语”见证边防变迁
几乎每一个城市都有标志性建筑——要么是楼层的高度、要么是历史的悠久、要么是设计的先锋时尚……它们以自己的绚丽风姿成为一个城市值得炫耀的地理标志。
与城市距离千里万里的边防线上,有一些哨所边卡虽然并不起眼,但在祖国人民眼中,在每一个军人心中,同样成为了巍巍长城、钢铁雄关上灿然夺目的时代标志。
比如神仙湾哨所,这里当然没有神仙,但是,战士们在海拔5380米的雪山生活战斗,巡逻路线还必须经过海拔5900多米的“英雄顶”,云里行雪中走,的确和传说中那些孤傲的神仙差不多了。再比如天文点,因为上世纪50年代科学工作者在此观察、测量过天文数据而得名,仅凭此就可以想象到它与蓝天的距离。还有甘巴拉雷达站,在藏语里这是“无法超越的山”,而我们的战士却超越了冰峰绝顶,建立起世界上最高的人控雷达站。
当然,还有更多的边防哨位哨卡,则如同喜马拉雅山脉一个边防哨所的名字——无名湖,籍籍无名却不可或缺。一个个无名的战位,一个个无名的身影,官兵们用无名的奉献,用默默的坚守,让很多第一次走近他们的人真真切切地领悟到,何为“肃然起敬”。
几十年前,当红旗漫卷新中国的版图时,许多解放了自己家乡的军人,又一次挥别家乡,剑指边关、壮行天涯、笑卧冰雪、涉险攀绝。于是,人民军队的行列中有了边防军,古老而遥远的边疆大地回荡起八一军徽辉映下的“边塞诗”新篇……
一部边防变迁史,万卷戍边传奇事。
海拔、含氧量、“生命禁区”、“无人区”……这些别人只是在课本上读到的词语,却构成了独特的边海防元素,用许多超越了我们想象的情节,构成了一位位无名的边防军人的每一天。
有一些曾经流行于边防的“边关军语”,亦被称为了解边防的“小辞典”,它们以特别的言说方式,见证在边关特殊的自然环境下,老一代戍边军人的侠骨壮心、热血情怀,只言片语间记录下了铮铮雄关的发展脉络、沧桑履迹。
“脚板路”——边防建设初期,许多界碑尚湮没在大山深处,边防巡逻时根本没有路,但哪里有中国的界碑哪里就要有中国边防军人的脚印。凭此信念,战士们以自己的脚板为路,脚所踏处就是路,不惧雪急风猛,不畏山高路遥,每一块界碑就是一个阵地,每一次巡逻都是一次必胜的战斗;
“冰驾”—每至严冬,边防的所有地面通道全部被凸凹的冰层凝冻阻断。为了保证边防运输,只能借助厚厚的冰河。在这滑溜溜的冰面上开车可不是好玩的,需要有专门的技术和规则。因此,每年冬季的“冰驾”培训都是边防运输兵必不可少的专业课程;
“太阳色”—北方战士来到热带边防,首先要经历的考验,就是在酷热的烈日烤晒下完成边境勤务。一趟一身汗,一天一层皮。经过一个夏天一次次的脱皮,皮肤上便涂抹了一层黝黑闪亮的色彩,战士们自豪地命名为“太阳色”;
“封山季”—对位于冰峰雪山的哨卡官兵而言,每年只有两季:开山季与封山季。封山季往往要占更长的时间。在冰雪中与世隔绝,岁月似乎已凝固于一山一哨。待开山之日,各种物资赶运而来,但所有皆抵不得积压了一冬的家书;
“黑白餐”——由于历史的原因,高原边防曾经因为种不出蔬菜,餐桌的主色调只有一白:米面,二黑:海带、木耳等脱水干菜;
“望亲假”——海岛的边防军人揣着假条受阻于台风不能下岛、军嫂上海岛探亲时遇上寒潮困在岛外。离肠万种的夫妻隔水相望却不能相聚,望着茫茫海水滔滔浪,“远在彼兮,旦夕以待”,探亲假就这样变成了“望亲假”……
岁月千帆过尽,许多新闻已经成为了历史,但边关永远是新闻的沃土。这些堪称见证边关变迁的“边关军语”已然渐行渐远,成为荣誉室里让人泪流满面的陈列。随着祖国和我军现代化建设的飞速发展,历史性的巨变成为今日边防线上最壮丽的色彩。然而,在边防发展的年轮刻度里,英雄与忠诚,使命与责任,光荣与梦想,是永远不变的主题词,是永恒不变的赤胆忠心凛凛风骨,是薪火相传的热血壮歌。
我们当然在期待着,在那云青水澹间,灿然相陈出更具时代风采、更新更美的“边关军语”。
沧桑岁月见证不变的壮美情怀
边防既是地理概念亦是政治概念的表述,史学家用学术的语言将边防地域称为“历史现场”;而说书人则先声夺人,张口就是“兵家必争之地”。
而我更喜欢古代兵书上的描述:“边之域,士以戍。”因为有了人的戍卫,天涯边地才构成了雄关要塞。
“日月每从肩头过,江山要靠世代守;横批:光前裕后。”这是从某边防哨所岗楼上抄下的一副对联。是的,祖国的万里边防线在发生着翻天覆地的变化,但是,变中有永恒的不变,那就是一代代戍边人血脉相传的英雄情怀,一辈辈边防官兵绵延不绝的牺牲奉献精神。
“满门忠烈”不是书本传奇,而是边防线上凝聚着忠诚热血、锵金铿玉的一个章节。
她当得起这个称号。在2020年度“最美退役军人”发布仪式上,80余岁的英雄母亲王昌群那已经不能用挺拔来描述的身躯,拥有的已不仅仅是“最美”,而且是我们民族审美观念的另一个高阶——壮美。
“君子于役,不知其期。”其实,她心里从来没认为自己已经退役,而是一个在40年的时间,将自己与边防,将小家与国家紧密联系、融合起来的母亲。
15岁时,她从家乡报名参军,成为解放大西南战场上的女战士。星移斗转间,她退役在边疆,而其终身伴侣刘斌,一位在解放战争中就担任连长的老军人,也成为了边防部队的领导。
我的兵之初,便是这位首长的下属。
没想到的是,我从事新闻工作后头一次采访的典型,竟然是老首长的孩子——他叫刘光,入伍在边防,在“虎踞龙盘”之地结束了3年的军校生活,毕业回到了南疆,成为一线边防部队侦察连的副连长。
原昆明军区授予刘光“立志献身边防的模范干部”称号,采访中,翻阅到这个于少年时代相识的烈士留下的诗歌,竟然让我泪流满面,久久难以动笔。那诗中有这样一句:“临去前留给母亲一句话:把我埋在边境,这里多了一座坟墓,不——那是一座兵营。”
更没想到的是,在写下《生为边防战斗,死为人民献身》的典型通讯后,又接到记者生涯中最艰难的采写任务——1984年7月13日,边防某部代理排长,刘光的弟弟刘明,和哥哥牺牲在同一片焦土战场,更为揪心的是,他也喜欢诗,在笔记本上抄录了哥哥的遗作;他也22岁,一个已经触摸到青春的年龄。
完全可以想象老首长夫妇那滂沱纵横的老泪,但是,这个边防军人家庭的选择却让我们知道了什么是凛凛风骨、耿耿忠心——他们把刚从军医学校毕业的女儿、在部队医院担任外科医生的女婿再一次送到前线医疗队,刘斌司令员作为前线指挥员一直战斗在一线,王昌群则成为了支前领队,奔波在战火中……
历史学家说:“最激动人心的历史就是努力重现往昔生命的历史。”而新疆边防阿拉山口的战士则说:“最激动人心的历史就是老哨长用生命留下的创业史。”
阿拉山口曾以“一场风从春刮到冬”的大风口而出名。60年前,首任哨长吴光胜受命进驻。他带领战友顶着迎头风走了80多公里,来到这个风沙的世界,靠挖“地窝子”建起了最初的哨所。
“铁打的营盘流水的兵”,老哨长当然也有转业之日。而他的家乡,是与阿拉山口有霄壤之别的扬州。没想到人在繁华的温柔之乡,却心心念念地挂记着那风扬沙飞之地。几年前,他去世时,唯一的遗愿就是把骨灰撒在阿拉山口,和年轻的战友们继续守望国门。
从此,连队有了一个不成文的规定,每当巡逻经过这一段边防线时,官兵们都要伫立注目,向老哨长表达新一代戍边人的致敬。当然,那个“地窝子”的旧址,今天已经成为“黄金口岸”,它所在的地区,如今被称为“亚欧大陆桥头堡”。
今年连队的春节晚会上,大学生士兵陈嘉龙朗诵了自己写的诗句:“我们和老哨长一样,青春从来属于风,一直在鲜红的国旗上扬动。”
新一代的戍边人非常清楚地知道,用年轻的脚步去跋涉、用青春的热血去守卫祖国的疆土,无论在哪一个年代,都是青年人不可推卸的肩头之责。不同的是,历史在变化,所需要担负的责任也发生着改变。
上个世纪50年代,在进军西藏的路上,一位边防军人的后代出生了。这个被母亲用藏袍裹着在马背上颠了几个月的孩子后来也成为西藏边防军人。不同的是,他父亲曾是运输科长,可所管辖的除了骡马就是牦牛;而他则成了汽车团长,虽然手中更新了好几代好几型汽车,但没想到还是落后了——落后于自己的儿子。
今天,这个边防军人家族的第三代,同样延续着向边防运输物资的任务,可完全不能同日而语的是,他手中掌控的既不是缰绳,也不是方向盘,而是无人机的操纵平台。卫星定位、智能巡航、定点投送,这种全新的投送模式,打破了边防哨所保障“最后一公里”的难题,被一线的战友们戏称为“空中骡马队”……
历史学家说过:“历史不是关于过去的科学,而是关于现在的科学。”历史是时间的流逝也是精神的聚光,时代是岁月的叙事也是未来的坐标。我相信——
任何年代,年龄都不是构成青春的唯一标志。
任何岁月,沧桑终将是点燃情怀的一种色彩。
梦想无疑就是人生的“导航图”
都说边关的春天总是姗姗来迟,但在西部戈壁滩上的空军某边防雷达站,虽然3月天依然不见花媚叶茂,可官兵们传统的迎春节目已经开始——斗春,就是比一比谁能种出最早的一抹春绿来。
老雷达兵赵国强的话比那些“心灵鸡汤”更富哲理:“都说前人栽树后人乘凉,面向未来,我们就是栽树的前人。”在大家春风释怀般的笑声中,我感受到了青春和梦想的含义。
他做的和说的一样的好。在几年戍边生涯中,他自己探索出的一个“土方”,已经在盐碱地里种活了10余棵沙枣树。对此,他有一个不算“高大上”,却沁人心脾的绿色梦想——当告别边关时,能看见这片盐碱地上枣花摇曳、绿树成荫。
循大道,可至万里;抬望眼,天路迢迢。对于这些新一代戍边人来说,面向未来,梦想无疑就是人生的“导航图”。
梦想是一种追求——伊犁边防线上的文科大学生士兵刘侃起步于连队的“党史讲述人”,他利用自己所学专业,依托强军网建立起一个学习平台,尝试了“虚拟讲台”“情景小品”等授课形式。当他站上本部队理论学习“C位”后,又开始把眼光投向军事训练的“龙虎榜”。
梦想是一种目标——边防某雷达站技师孔润辉外号“鹰眼”,说的是他在雷达维修和观测上的功夫。原先,他是步兵班长,可凭着对雷达的向往,成为一名身怀绝技的雷达高手。迈向成功的每一级台阶都垫着一本本知识之书——这些年来他研读了200多本专业书籍,写下20多万字的笔记。他的梦想就是能把笔记编辑、整理成一本通俗易懂的《雷达兵宝典》。
梦想是一种坚守——海防小岛风吹如吼,官兵好不容易在礁石间的“巴掌地”“鞋底田”种上蔬菜,却总被风吹坏。守卫海岛多年的指导员孙岩从未放弃改变海防面貌的努力,他的梦想就是设计“海岛春天一号工程”,能使“风收田”成为“丰收田”。而其中的“骨干工程”——2000米的茅草挡风带已经准备好在今春开工。
梦想是一种阳光——边防官兵自我介绍时总是充分自信,听他们述说梦想,有如一种青春的阳光照在心上。边防某部侦察班班长姚灿灿的梦想和其名字一样灿烂:设计一个风筝式的“风动力山地海岛专用飞行器”,有风就能够飞翔。第一次在边防带新兵的班长邓柳,喜欢研读古今中外带兵之道,他的梦想可真不算小:既然班长是“军中之母”,那就希望自己“桃李满边防”,成为未来许多将军和英雄们的启蒙班长……
“浩渺行无极,扬帆但信风。”尽管年轻,尽管稚嫩。或许很多的梦想,还只是大泽涓滴、云轻星粲。诚然,并非所有梦想都能点燃天空,但是能够点燃天空的,必定来自梦想的火种。
平生踪迹勇士心。青春岁月守边防,无疑是人生最具魅力的一次远行。而新一代戍边人胸怀梦想、激情洋溢的青春,使他们的生命,也使得祖国万里雄关、绵延边防的未来“花花锦锦、活活泼泼”,有了“无限声情、无限意味”。
(采访中得到丁正仁、钱春燕、叶 明、罗晓光等大力协助)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)