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
防控政策调整时机是如何确定的?专访梁万年******
面对面丨防控政策调整时机是如何确定的?专访梁万年
按照党中央、国务院决策部署,2023年1月8日起,我国对新型冠状病毒感染从“乙类甲管”调整为“乙类乙管”。这是自2020年初,我国对新冠病毒感染实施传染病甲类防控措施三年之后,疫情防控政策进行的又一次重大调整。本周,《面对面》栏目专访国家卫健委疫情应对处置工作领导小组专家组组长梁万年。
记者:从2022年12月上旬开始,陆续出台了二十条、新十条,到现在的“乙类乙管”总体方案。坦率地说很多人觉得出乎意料,没有想到在这么短时间内能做出这么迅速的策略上调整,当时主要依据是什么?
国家卫健委疫情应对处置工作领导小组专家组组长梁万年:疫情到2022年年底的时候,有几个方面变化我们感觉是可以进一步实行优化调整的时机了。第一是病原体的致病力,确实是发生了明显变化,在下降;第二,我们整个中国人的主动免疫水平在明显提升,像疫苗的接种,特别是对老年人、对一些高危人群的疫苗接种,接种比例达到了一定要求;另外,我们从药物的一些手段、对重症救治的一些资源准备等等……各个方面综合分析来看是一个机会,这个机会是基于一个基本的前提,这个病毒我们是无法把它消灭掉的,尤其是奥密克戎变异株,一个人传二十多人,它的传播力这么快,不感染几乎是不可能的,全世界没有任何一个国家做到。那么在这种情况下,我们就必须要做出一个抉择,怎么来有效地平衡我们的疫情防控和社会经济的发展?把资源用在最需要的地方,发挥最好的效率,所以我想这种调整是主动的,不是大家可能有些人认为是因为你防不住了,你是被动的,你是不得不调整的,不是这种情况。
尤其是2022年12月上旬,随着新冠奥密克戎病毒快速传播,我国不少城市出现感染高峰,疫情防控的工作重心开始从防控感染转向医疗救治。
国家卫健委疫情应对处置工作领导小组专家组组长梁万年:我们从“乙类甲管”到“乙类乙管”以后,实际上有几个重大转变:一个就是从过去的防感染转向防重症、防死亡、防医疗挤兑;第二个,过去我们防控的第一条战线是社区、是单位、是口岸,而现在防控最重要的战线、第一道的前沿阵地是医疗机构,所以我们的医务人员又要挡在第一线上去;第三个,过去我们是平均的资源的发力,全人群的核酸检测、隔离、密切接触者的追踪,现在最重要的转变要针对重点人群、重点机构、重点单位,尤其像老年人这些重点人群的防控。
在实施“乙类乙管”政策调整之后,保障老年人群的健康安全成为重中之重。
记者:重大策略调整之后,这些老人有可能遇到的风险做出的评估是什么?
国家卫健委疫情应对处置工作领导小组专家组组长梁万年:因为从全球的数据,疫情流行的一些国家和世卫组织所公布的数据,包括我们国内一些疫情情况非常明确,这个疾病主要的重症和死亡的发生人群是老年人群,所以如果说疫情进一步传播,首先受害的是这些人。
记者:从国家和社会发展的角度来说,这是要各个因素都权衡进去,做出一个决策。但是我们把目光放小一点,如果自己的家里面有自己的老人遇到了这样的一个危急状态,怎么去面对这一切呢?
国家卫健委疫情应对处置工作领导小组专家组组长梁万年:我们这次的一些疫情,可能有些老人患了病,甚至得了重症,有的去世,这一点我们感到非常沉重。但是不可否认的一个事实,这种疾病它的传播范围太广、传播速度太快。它确实是对我们人类,对我们的生命安全和健康构成了重大威胁,那在这些情况下,我们就是要千方百计努力减少这种危害。
此次重大调整正值寒冬,而冬季是老年人呼吸道和心脑血管等基础病的高发期,也有人担心,随着各项防控措施逐步放开,有基础病老年人的健康将会受到威胁。
记者:当时我们说不放开最重要的是考虑到老年人,因为一放开他们的身体会最先遭到重创,但是现在我们恰恰也是在隆冬时节,进行“乙类乙管”,做出一个重大的策略上的调整,那么有没有比这个再好一些的时节?
国家卫健委疫情应对处置工作领导小组专家组组长梁万年:如果单独从疾病的这个层面来看,不要在冬季来进行调整是不是能够减少一些叠加影响,但是这个疾病的病毒现在尤其奥密克戎这一个变异株,它的致病力现在是弱的,我们认为这个时候针对这种变异株,我们进行一些相关的策略和措施调整应该是最佳的,就是说到什么时候调整是合适的,是一个综合判断的结果。
梁万年介绍,之所以选择在当下的时机对疫情防控政策进行调整,也和我国老年人群接种新冠疫苗的实际情况有直接关系。
国家卫健委疫情应对处置工作领导小组专家组组长梁万年:2022年的二月十几号派我到香港,到中央的专家组去,到香港去的第一件事我就发现死亡的94%是老年人。我后来就是仔细分析了,当时香港的疫苗接种率是86%多,但是老年人的疫苗接种率不到15%,我一下看到的问题就在这。我们当时疫苗接种率也是80%多,老年人的疫苗接种率在几个月前的时候还不到40%。
记者:现在呢?
国家卫健委疫情应对处置工作领导小组专家组组长梁万年:现在80%多了。这种疫苗接种以后对重症和死亡的保护效率是好的,但是抗体的持续时间是有限的。2023年六七月份季节又好,呼吸系统病又少,放最好,但是六七月份的时候,我们老年人群的疫苗接种的所产生的主动免疫的保护力在下降。
记者:如果往前提六七个月,放在2022年的夏季呢?
国家卫健委疫情应对处置工作领导小组专家组组长梁万年:那个时候不行,那个时候我们整个老年人群,我们整个加强针的疫苗接种水平没有达到我们预期保护的效果。老年人的疫苗接种,那个时候全国的整体率是比较低的,所以我们就是利用了这些窗口期,再进一步强化老年人群的疫苗接种。
随着全国各地相继进入新冠病毒感染高峰,包括老年人在内的病毒感染患者激增,医院的发热门诊、急诊、重症救治等部门一时间人满为患,超负荷运转。
记者:国家现在下大力气在关注老年人,救治老年人。但现实是即便医疗资源开足马力去运转的话,也消化不了一时间这么多涌向医院的老年人,就会出现一些在医院大厅里面,躺在急救病床上的老年人,看着挺让人着急的。
国家卫健委疫情应对处置工作领导小组专家组组长梁万年:因为这个疾病来势太快了,短时间内大量的感染,特别是老年人需要到医院来,而且难免在短时间内我们的医疗资源出现一些紧缺,所以国家包括各级医疗机构千方百计地把医疗救治,把防医疗挤兑放在了优先战略位置来考虑。
记者:现在大家还是觉得,虽然你们做了准备,但是也没觉得准备是充足的?
国家卫健委疫情应对处置工作领导小组专家组组长梁万年:从全球来看,都没有任何一个国家敢说准备好了,都会难免出现这样和那样的问题。不论是北美还是欧洲,还是相关的其他一些国家,当一个疫情高峰来的时候,都会或多或少在一段时间内出现一定程度医疗资源挤兑,我想这个不仅仅是中国的一个情况。现在关键的问题是,在这种紧缺的状况下,在资源相对紧张的情况下,采取什么样的措施来确定优先的救治对象,来实行分级诊疗,来真正使一些高危的人群,作为最优先的人群及时得到救治。
“乙类乙管”方案实施后,取消入境后全员核酸检测和集中隔离,来华人员在行前48小时进行核酸检测,结果阴性者即可来华。有评论认为,这为来华人员入境创造了便利,但同时也增加了境外新冠病毒输入的风险。
记者:现在新的问题出现了,比如说国外的一些国家出现了XBB,这种新的免疫逃逸能力更强的毒株,那么它也会进来,人们对于不断一波一波到来的新型变异株,心里面总是有忧虑甚至是恐惧的。
国家卫健委疫情应对处置工作领导小组专家组组长梁万年:随着我们从“乙类甲管”变成“乙类乙管”,我们对外防输入的一些相关措施会做一些调整,但是并不是说我们完全不管,其实我们在整个口岸对输入的这些病例,我们是在做监测的。XBB这种变异株,在全球有七十多个国家都发现过,我们国家实际上也有输入了,有些城市是有了。但是总体来看,还是在奥密克戎这一个变异株下面的一个亚型,所以按照一般科学的原理判断,它可能免疫的逃避能力在增强,但是它整个致病力现在不论从美国也好,还是其他一些国家,并没有发现它的致病力的显著变化。
记者:有没有可能像我们现在流行的BA.5或者BF.7一样,让人受这么大的罪?
国家卫健委疫情应对处置工作领导小组专家组组长梁万年:作为一个公共卫生专家,我是这样理解,谁也不能保证今后XBB就不会在中国形成优势的流行株了,但是从传染病的流行规律来看,因为我们国家刚刚经历了这一波流行高峰,可以说我们大部分人群已经产生了相应的免疫力或抵抗力。XBB本身又是奥密克戎株下面的一个亚型,它要想在短时间内成为一个优势株的可能性,我以为它的空间很小。再过半年,过一年会是什么样?我就不敢说。但是最少短期之内它的空间是很小,它不会说又像北京的BF.7一样又来一波XBB,概率是极低极低的。
目前,新冠XBB系列变异毒株XBB.1.5正在欧洲和美国引发新一波感染浪潮。根据中国疾控中心发布的消息,2022年10月至12月,我国已经发现输入XBB病例199例,其中4例为XBB.1.5输入病例,暂未监测到XBB.1.5本土病例。专家分析,短期内,由XBB系列变异毒株包括XBB.1.5在我国引发大规模流行的可能性极低。并且,没有证据显示XBB.1.5会比其他毒株更容易导致严重的腹泻或胃肠道其他临床表现。
记者:在过去的一周有一个现象,因为出现了XBB这样一个新的变异株,所以在网络空间里面,大家都在信一个转发说要备一点诺氟沙星,还有一种拉肚子的药,大家就纷纷地去开始买了。事后证明那条信息不实,可是在面对一波一波新的变异株的时候,我们又应当信谁的呢?
国家卫健委疫情应对处置工作领导小组专家组组长梁万年:我想政府会通过专家的一些建议,对疾病的一些了解,会及时发布一些相关的信息和指引;另一方面,老百姓还是要绷紧一根弦,并不是所有的信息都是对的,要有一定的警惕。这次新冠感染疫情的防控,在公共卫生的角度来说,感受到除了病毒疾病带来的危害,另外一个很大的危害就是信息流行病,就是各种的信息谣言出来,对人也产生了一些影响,像焦虑等,其实也还要严格防范。
从1月7日开始,我国进入为期40天的春运时间,不少人也担心,随着大规模人口的迁徙流动,会不会引发新一轮的新冠病毒感染高峰?
记者:在过去的一段时间,有的城市已经经历过感染高峰了,那么对于即将到来的春运高峰产生的冲击,会不会比想象中预测中要小一些?
国家卫健委疫情应对处置工作领导小组专家组组长梁万年:从国家为基本单位的这个情况来看,很多的省份都已经是达到了高峰,甚至有些出现了下降的趋势。如果说我们很多过了高峰的,再通过春节的流动引起比较大的第二波或第三波,这种概率不排除,但是概率比较小,即使有也不会是太大的一个波峰。
记者:那就是不会像经历过的这段时间那么严重?
国家卫健委疫情应对处置工作领导小组专家组组长梁万年:对,肯定不会的。因为我们经历了这一波以后,绝大部分人感染的人是有相关的免疫力的,不会再像我们前面经历的这一波,一下子又来一波那么高的。但是要考虑到感染人口结构问题的变化,像农村地区一些老人在家不出门,可能因为春节的流动,走亲访友被感染了,再加上农村本身的医疗救治条件、各个方面的条件不如城市,所以要防范出现农村的医疗挤兑,特别是老年人感染以后,怎么样如何得到及时救治的问题。
近日,国务院联防联控机制、中央农村工作领导小组印发了《加强当前农村地区新型冠状病毒感染疫情防控工作方案》,指导农村地区应对岁末年初人群流动带来的疫情防控挑战。
国家卫健委疫情应对处置工作领导小组专家组组长梁万年:怎么加强农村防控,我想最简单的一个是要确保农村的老年人有人去管他,要知道他现在在哪,什么样的情况;第二点一旦需要住院治疗,不论是到定点医院还是到重症,一定要有快速转诊,能够及时收治;第三点,要有药来给农村用。
记者:现在能做到吗?
国家卫健委疫情应对处置工作领导小组专家组组长梁万年:那必须要千方百计。我相信短暂的、局部地区的一些缺乏谁都不能够避免,但是一经发现这些问题要快速采取措施,我们很快就能够解决这个问题,这一点应该是有信心的。(央视新闻客户端记者丨董倩)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)