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军事科学院徐馥芳:要有勇闯科技“无人区”的胆识******

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。

军事科学院徐馥芳:要有勇闯科技“无人区”的胆识

  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

职业院校需要什么样的劳动教育******

  畦面松土、控制株距、取穴盘苗定植……近日,金华职业技术学院园艺专业学生宋李一,在学校的实验农田里播种油菜种子。“每次上劳动教育课我都满怀期待,到田间种地很有意思。”宋李一兴奋地向记者讲述着同学们如何完成锄草、翻土、挖渠、施肥的种地任务。

  2020年3月,中共中央、国务院发布《关于全面加强新时代大中小学劳动教育的意见》(以下简称《意见》),提出要“紧密结合经济社会发展变化和学生生活实际,积极探索具有中国特色的劳动教育模式,创新体制机制,注重教育实效,实现知行合一,促进学生形成正确的世界观、人生观、价值观”。

  这对以就业为导向、以服务为宗旨的职业教育来说是一个新挑战。近日,中青报·中青网记者采访了多所职业院校,了解到这些院校充分挖掘专业课程中的劳动元素,全面覆盖日常性劳动、生产劳动、服务性劳动,劳动教育课不仅让学生觉得有意思更有意义。

  挖掘专业中的劳动元素

  刚上大一时,就读于遵义职业技术学院食品智能加工技术专业的罗光平觉得上劳动教育课就是打扫卫生,“没什么意义”。在除草、清扫校园的过程中,该校老师会带领着学生识别杂草,要求学生熟练使用除草工具,一学期结束后至少认识20种杂草。

  罗光平渐渐认识了许多常见的杂草,也懂得了这些杂草的价值和功效。正在读大二的罗光平改变了最初的看法,“劳动教育课很有意义,不仅学到了实用的知识,同学们交流协作一起劳动,大家的关系愈发亲密”。

  “城里来的学生没用过锄头,一种杂草也不认识。”遵义职业技术学院思想政治教育部部长陈良万说,设计“社会性劳动—校园绿化松土清除杂草劳动课”,一方面想提高学生的劳动技能,另一方面也想让学生在劳动中获得最实用、最贴近生活的知识,“这门课也被评为贵州省100个劳动教育优秀教学案例”。

  在包头轻工职业技术学院的校园里有10多亩田地,这里是食品生物与检测系葡萄酒生产技术专业学生的劳动基地。新学期,该专业的每个学生都分到一小块责任田,同学们以小组形式完成规定区域的葡萄种植,学期末还有种植成果展览。

  教育系的学生和内蒙古自治区非遗传承人学面塑,乳品农牧工程系学生做冰淇淋,食品生物与检测系的学生做蛋糕……包头轻工职业技术学院发挥课堂主阵地作用,充分挖掘专业课程中的劳动元素,强化实习实训课程中的劳动体验。

  “找准学生的兴趣点和兴奋点,让劳动教育变得有意思,不仅能够吸引学生的眼球,还能够吸引学生的心,劳动教育课也就能够达到好的教育效果。”包头轻工职业技术学院志愿服务指导中心主任陈芳介绍,2020年4月,该校启动劳动教育课程建设工作,成立了劳动教育教研室,开展教学、课程、师资、教材、实践基地建设以及理论研究等工作,将劳动教育全面纳入人才培养方案。

  在距离金华职业技术学院8公里外的郊区,有一片541亩的实验农田,这里是该校农学院学生们的实践教育基地。金华职业技术学院农学院园艺专业教师姚刚介绍,基地不仅有现代化的大棚、水塘,还有教具、智慧教室,这里也成了农学院学生开展劳动教育的乐园。

  把6亩荒地变成沃土,这让宋李一获得了满满的成就感,亲眼见到阳光玫瑰、红美人柑橘的培育过程,让宋李一觉得“特别新奇、有趣”。在开垦荒地的过程中,宋李一发现看似简单的翻土、挖渠,也讲究技巧和办法。老师布置任务,宋李一和组员们一起想办法,分工协作,克服一个又一个挑战,“现在播种结束了,我时常惦念我种下去的油菜长得好不好”。

  金华职业技术学院农学院院长谢庆勇说,在现代农业蓬勃发展的当下,“我们仍然让学生体验传统的耕作方式,意在让学生传承实践院训‘从劳力上劳心’的精神品质”。

  把劳动意识融入日常

  新冠肺炎疫情当下,包头轻工职业技术学院采取线上线下相结合的教学方式。据了解,返乡同学可以帮父母做家务、干农活,也可以参加志愿服务活动,通过拍摄短视频、撰写劳动日志的方式,完成劳动教育实践课获得学分。

  家住内蒙古通辽市开鲁县的何紫微家里养了17头黄牛。零下20摄氏度的寒冬,天刚刚亮,何紫微就起床来到牛棚,一锹接着一锹铲了满满一车草。何紫微先把牛槽中的杂物扫干净,再一点点添草喂牛,“一次不能添太满,不然牛就会把草拱在槽外面”。

  有种土豆的,喂羊的,还有给父母做饭,帮忙做家务的,包头轻工职业技术学院辅导员姜峰说,有的学生手忙脚乱给父母做了一顿饭后,知道了父母的不易,“开展劳动教育的目的不是为了让学生干活,而是想让学生学会感恩,尊重他人的劳动成果”。

  如果平时走进包头轻工职业技术学院学生的宿舍楼,能看到每个宿舍都被打扫得干干净净,脸盆、牙刷、毛巾摆成一条线,牙刷头甚至都朝向同一个方向。这背后是该校采取“劳动教育理论+岗位劳动锻炼+社会服务活动”模式开展劳动教育,全面覆盖日常生活劳动、生产劳动、服务性劳动,实施“2+1+X”课程学分考核。

  遵义职业技术学院则把劳动教育纳入学院人才培养全过程,贯穿家庭、学校、社会各方面,与德育、智育、体育、美育相融合。以课程教育为主阵地,以实践育人为基本途径,紧密结合学校和学生实际,注重教育实效,实现知行合一。

  “强化劳动教育正是新时代赋予职业教育的使命。”教育部职业技术教育中心研究所研究员姜大源表示,《意见》对新时代劳动教育提出的新要求,对作为不同于普通教育而是以就业为导向、以服务为宗旨的另一种类型教育的职业教育来说,必定是一个新挑战:强调“质与量”并重的劳动精神培养,建立“内与外”协同的开放共享机制,注重“知与行”合一的劳动素养发展,都需要与之配套的课程、教材、教法和教师培养的改革与创新,都需要新思考、新措施、新路径。

  中青报·中青网记者 石佳 来源:中国青年报

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