探“微觀世界”抓“關(guān)鍵變量”

劉菁 陳芳 徐海濤

新華社電 記者劉菁 陳芳 徐海濤 約一個(gè)世紀(jì)前，“上帝到底擲不擲骰子”的愛因斯坦—玻爾論戰(zhàn)，為人類開啟了量子世界之門。

中科院院士潘建偉在辦公室內(nèi)與“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星模型合影

進(jìn)入21世紀(jì)，量子科技發(fā)展突飛猛進(jìn)。習(xí)近平總書記指出，加快發(fā)展量子科技，對(duì)促進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展、保障國家安全具有非常重要的作用。

要讓量子技術(shù)這個(gè)決勝未來的關(guān)鍵掌握在中國人手中！這是“中國量子軍團(tuán)”心中的夢(mèng)想火種。

120年前量子論誕生之時(shí)，中國只能做看客。而今，憑借一批科學(xué)家取得的多光子糾纏、量子反常霍爾效應(yīng)、“墨子號(hào)”衛(wèi)星等突破，中國已成為全球“第二次量子革命”的重要推動(dòng)者與引領(lǐng)者。

百年量子，

探究微觀世界推動(dòng)人類文明

10月23日11時(shí)，清華大學(xué)物理系一間普通辦公室，陽光穿過窗戶灑滿書桌。中科院院士薛其坤正伏案工作，他關(guān)注著世界量子科研的新進(jìn)展，也思考著如何加快培養(yǎng)青年人才。

個(gè)子不高、鄉(xiāng)音濃濃，從沂蒙山區(qū)走出來的薛其坤，樸實(shí)而風(fēng)趣。奮斗與執(zhí)著，是無數(shù)次接近真理的過程，也是他量子路上的人生信條。

量子反?；魻栃?yīng)——全球物理學(xué)最熱門的課題之一，因薛其坤團(tuán)隊(duì)的首次成功觀測(cè)，中國標(biāo)注了量子研究新高度。這項(xiàng)成果將推動(dòng)新一代低能耗電子器件發(fā)展，加速信息革命進(jìn)程。

1900年，德國物理學(xué)家普朗克提出量子論，如今它與相對(duì)論并稱現(xiàn)代物理學(xué)兩大支柱。但20世紀(jì)初，量子論以其“怪異”“悖論”引起軒然大波。

“什么糾纏、疊加，量子理論為什么這么怪？”1992年，一個(gè)名叫潘建偉的中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)本科生，在畢業(yè)論文中向量子論發(fā)起挑戰(zhàn)。始于此，他迷上了微觀世界的奧妙與未知，一生與量子“糾纏”。

20世紀(jì)，量子論催生出核能、激光、半導(dǎo)體，進(jìn)而發(fā)展出計(jì)算機(jī)、手機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)，史稱第一次量子革命。21世紀(jì)以來，新發(fā)現(xiàn)、新技術(shù)密集涌現(xiàn)，“第二次量子革命的戰(zhàn)鼓已敲響！”英國《自然》雜志說。

量子科技的潛力難以想象：量子通信理論上可做到絕對(duì)保密，量子計(jì)算讓運(yùn)算能力指數(shù)級(jí)增長，量子測(cè)量則將精度提升至“原子級(jí)”。

世界競(jìng)逐因此你追我趕。

創(chuàng)新自信，

中國崛起為世界“量子勁旅”

2000多年前的墨子不會(huì)想到，他的名字有朝一日會(huì)成為中國科技創(chuàng)新的一個(gè)標(biāo)志。 全球首顆量子衛(wèi)星“墨子號(hào)”于2016年發(fā)射，這意味著，中國將“絕對(duì)保密”的量子通信向?qū)嵱没七M(jìn)了一大步。

41歲當(dāng)選院士，46歲帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)發(fā)射“墨子號(hào)”，47歲建成世界首條量子通信干線“京滬干線”……如今已名震國際學(xué)界的潘建偉認(rèn)為，能擁抱“中國機(jī)遇”，是他最大的幸運(yùn)。

當(dāng)前，量子科技已是多國戰(zhàn)略布局的重點(diǎn)。但很少有人知道，研究量子有多難。

中科院院士王建宇比喻，實(shí)現(xiàn)量子衛(wèi)星“天地實(shí)驗(yàn)”，“相當(dāng)于人在萬米高空，把硬幣扔進(jìn)地面的一個(gè)儲(chǔ)錢罐?！?/p>

中科大教授郭國平說，研制量子計(jì)算機(jī)，就像“用原子壘起一座金字塔”。

中國量子信息研究起步比發(fā)達(dá)國家晚了約20年。但21世紀(jì)以來，中國異軍突起，取得了多項(xiàng)重大原創(chuàng)成果——

多次刷新量子糾纏數(shù)量的世界紀(jì)錄，2013年首次觀測(cè)到量子反常霍爾效應(yīng)，2017年開通“京滬干線”實(shí)現(xiàn)世界首次洲際量子保密通信……

英國《自然》雜志評(píng)價(jià)，中國在量子領(lǐng)域，“從10年前不起眼的國家發(fā)展為現(xiàn)在的世界勁旅”。

“中國量子科研正處在黃金時(shí)代?！薄澳犹?hào)”副總設(shè)計(jì)師彭承志說，日益強(qiáng)大的國力、催人奮進(jìn)的氛圍是根本保障。

關(guān)鍵變量，

小小量子有望撬動(dòng)遠(yuǎn)大未來

創(chuàng)新決勝未來，人才關(guān)乎成敗。

日前，2020國際量子大會(huì)召開，吸引了全球103個(gè)國家和地區(qū)數(shù)千名學(xué)者參會(huì)，38歲的中科大教授陸朝陽任組委會(huì)主席。

越來越多的青年闖入微觀世界，在與量子的“糾纏”中嶄露鋒芒，“敢于冒險(xiǎn)”的火花在創(chuàng)新中綻放。

34歲的中科大教授林毅恒，成功制備出原子和分子間“跨界”量子糾纏;合肥本源量子公司董事長孔偉成是個(gè)“90后”，目標(biāo)是3年內(nèi)研制出50到100比特的量子計(jì)算機(jī)……

習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)，當(dāng)今世界正經(jīng)歷百年未有之大變局，科技創(chuàng)新是其中一個(gè)關(guān)鍵變量。

目前，量子科技處于從實(shí)驗(yàn)室邁向市場(chǎng)的關(guān)鍵期。我國量子科技發(fā)展存在不少短板，面臨多重挑戰(zhàn)。

潘建偉認(rèn)為，我國量子通信研究水平國際領(lǐng)先，量子計(jì)算與發(fā)達(dá)國家處于同一水平線，量子測(cè)量還有差距?！拔覀儽仨毥y(tǒng)籌創(chuàng)新要素，牢牢掌握創(chuàng)新和發(fā)展主動(dòng)權(quán)！”

“像嬰兒一樣，剛學(xué)走路的時(shí)候跌跌撞撞，之后便會(huì)健步如飛走上大道。”中科院院士郭光燦認(rèn)為，應(yīng)搶抓機(jī)遇推動(dòng)量子應(yīng)用。

抓關(guān)鍵變量，增發(fā)展動(dòng)能。

在北京，成立了量子信息科學(xué)研究院推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化;在安徽合肥，產(chǎn)業(yè)聚集的“量子大街”初具規(guī)模;在山東濟(jì)南，規(guī)劃到2030年實(shí)現(xiàn)量子產(chǎn)業(yè)規(guī)模300億元……

“萊特兄弟發(fā)明的第一架飛機(jī)只飛了12秒，但它證明了人類能飛上天空?！标懗栒f，隨著對(duì)量子規(guī)律更深刻的認(rèn)識(shí)，量子科學(xué)將開啟人類更美好的未來。