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
兔元素年俗好物受宠 看年货“购物车”都有些啥?******
随着“兔元素”年俗好物一起装进购物车的还有“家宴”预制菜;身着汉服去拜年,新年穿搭年味儿满满。
今年过年除了回老家,还要“出去浪”——没想到,00后、80后才是恋家的那一批人,70后更愿意出门旅行过年,享受外面的风景。
吃
家乡人带家乡货
年夜饭“一发入魂”
食品类依然是年货消费的主角,电商平台肉类、鱼类的成交量都出现了较大幅的增长,零食水果中车厘子、樱桃成交量较大,金额同比增长一倍以上。
当然,对于中国人来说,过年前购买再多食材,都是为了那顿一发入魂的年夜饭。 年货节开启以来,肉类、水果、休闲食品等节庆食材的消费都出现了明显增长。
年夜饭的餐桌不仅丰富多彩,而且还讲究很多寓意。比如,很多南方餐桌上会有各种做法的丸子,寓意团团圆圆;基本上家家餐桌上都会有鸡,寓意吉祥如意;鲍鱼、鱼和牛肉则寓意招财进宝、年年有余、牛气冲天。年货节期间,鲍鱼成交额同比增长超过10倍,鱼成交额同比增长近5倍,其他品类也有相当的增长。
此外,近几年,很多人逢年过节必晒菜单,家庭大厨越来越多。现在越来越多的菜品调料、预制菜等使普通人也能轻松做“大菜”。数据显示,年货节成交额最高的菜品调料是火锅底料、酸汤肥牛调料、酸菜鱼调料、麻辣香锅、水煮肉片调料。不少品牌商家、老字号都在线上推出了年夜饭预制菜,搭配好各种菜系和口味,为家宴增加新意。
抖音平台数据显示,超4000款年夜饭预制菜节前上线。做成了年年有鱼锦鲤造型的八宝饭、麻辣鲜香的川味家宴套餐、富含海参鲍鱼花胶的佛跳墙盆菜居于年夜饭美食销量前三。广式名菜猪肚鸡煲汤半成品和胶东花饽饽兔年礼盒也销售颇丰。
团圆年里少不了来自家乡的味道。在众多地方特色风味中,柳州螺蛳粉、河南红薯粉和青岛大虾备受欢迎,销量在年货节期间居于前列。广西沃柑和新疆大枣夹核桃糕紧随其后。
穿
新年要有仪式感
“穿上汉服年味就上来了”
穿新衣、拜新年……今年春节的“新衣”有什么样的新潮流?抖音电商服饰行业通过洞察发现:对于年轻人来说,“年货节”满足的不仅是消费需求,更是热闹喜庆的新年仪式感。
国风汉服品类方面,随着“穿上汉服年味就上来了”话题涌升抖音种草榜TOP6,50多位汉服达人全面参与,多个汉服商家也加入这场新式拜年风潮中。钟灵记汉服、十三余旗舰店、重回汉唐旗舰店等商家,通过主题短视频圈粉无数,又通过掌柜携手KOL出镜拜年直播,实现了沉浸式种草。
热闹的新年氛围下,“是时候秀我的新年战袍了”和“兔年限定穿搭”两大话题引发消费者广泛讨论和关注。千万级粉丝量级的明星、达人紧跟热点,提前分享过年回家“妈见夸”的保暖穿搭、大年初一到初六的不重样装扮等内容,提前在春节场景中展现了汉服、生肖服、保暖内衣、马丁靴等服饰货品的新潮态度。大量网友在话题下主动秀出自己的新年穿搭,相关话题总播放量超过2.4亿。
用
买年货北方人“念旧”南方人“尝新”
“兔元素”年俗好物热销
2023年年货节期间,春节传统习俗的传承成为消费者心中的主流,购买年夜饭、传统美食、土特产是“基本操作”,购买春联、年画、剪纸、装饰等提升过年气氛的产品也成了新春“标配”。
孝敬长辈、关爱亲友是另一大消费趋势,七成网友表示会购买孝敬父母的商品,如营养保健品、酒类、糕点等,也有近三成网友表示会购买书籍教育产品等儿童用品;关爱自己、关心家人成为消费的热点话题,在调研中回答所购年货品类与往年的异同时,33.2%的用户表示今年会侧重适老、健康为主的商品。一方面与当下个人及家庭健康管理的趋势相契合,另一方面也体现出孝敬长辈的消费趋势。
与回归传统、关爱家人相对应的是手机、数码、潮玩等,以及珠宝、首饰、奢侈品等,一定程度上反映出用户更加看重年货的实用性和性价比;值得注意的是有14.9%的受访者表示愿意购买老家升级、改造装备,如扫地机器人等产品,这一方面反映出人们对于老家升级改造、孝敬父母长辈的需求,另一方面也体现出相比于单纯买买买,人们可能更加看重父母的生活体验和精神上的陪伴与满足。
综合多个电商平台数据可看出,南北方人士的年货偏好有着明显差异。北方人“念旧”,六成的北方人选择复购以前的年货商品,而南方人爱“尝新”,超70%的商品都是南方人首次购买。另有60%的人群喜欢分享年货购买经验,分享购物车。
从人群消费趋势来看,90后、00后是消费的主力军,也是“能花会省”的一代,他们总能用最少的钱,买到最多的年货。据报告数据显示,同样的钱,00后和90后平均每人买6件,性价比成为年货搜索高频关键词,搜索量超3000万次。
此外,春节背后的传统文化,在年货节期间不断散发生机与活力。日前,有25家博物馆参与到了抖音电商首届“文创年货节·博物馆里过新年”活动,带动储存了千年历史的博物馆,携精美的国潮文创,“火”到了新春市场。
甘肃省博物馆的罐语千年热水袋、河南博物院的伏羲女娲棒棒糖、故宫博物院的兔年春联礼包、江西省博物馆的天工之物明信片和苏州博物馆的手植文藤走进了更多消费者的视野,为新年增添了一份厚重的历史底蕴。
随着农历兔年春节的临近,今年“兔元素”年货备受大众青睐。诸如可爱兔背带红包、春节走马灯立体投影灯笼、兔年大吉一次性迎春纸杯、立体加厚兔年生肖对联等商品,将兔子形象与中国风元素巧妙结合,销售额大增。
行
回家过年或出去浪
机票订单同比增200%
今年春节最大的不同点就是“回家过年”和“出去浪”!
京东一项消费调研显示,今年有近七成的受访者首选回家过年,还有相当比例受访者计划旅行过年。
今年过年期间南方城市会更加热闹,三亚和云南预计在临近过年会出现多次客运高峰,尤其是空中交通。年货节启动以来机票销售同比增长两倍,北京至东三省、上海至成都、深圳至武汉是热门返乡线路。
除了元旦期间出行的机票,更是有大量大年初一及初七的机票订单产生。机票销售占比最高的目的地城市前五分别为成都、北京、上海、重庆、广州,果然是唯大熊猫与火锅不可辜负。
除了返乡,旅行也是今年春节的一个特色,而且并不是年轻人的专属。调查显示,70后更愿意在过年期间旅行,享受外面的风景。00后、80后才是恋家的那一批人,过年的时候和家人一起享受团聚时光。
数据显示,今年出游需求远远大于往年,而且目的地比较集中,有些热门景点城市可能会再现人山人海的盛况。三亚、丽江、厦门、大理、海口是搜索增速最快的Top5目的地城市,而三亚无疑是最炙手可热的目的地。
25岁以下的年轻人特别偏爱去温暖浪漫的海边。北京、四川、广东、河北、上海是前往三亚最多的省(直辖市),而哈尔滨、成都、沈阳、深圳和郑州是最偏爱去三亚旅游过年的城市,前五名中东北就占了两位。
文/本报记者 陈斯
(文图:赵筱尘 巫邓炎)