探“微觀世界”抓“關鍵變量”

劉菁 陳芳 徐海濤

新華社電 記者劉菁 陳芳 徐海濤 約一個世紀前，“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與“墨子號”量子衛(wèi)星模型合影

進入21世紀，量子科技發(fā)展突飛猛進。習近平總書記指出，加快發(fā)展量子科技，對促進高質量發(fā)展、保障國家安全具有非常重要的作用。

要讓量子技術這個決勝未來的關鍵掌握在中國人手中！這是“中國量子軍團”心中的夢想火種。

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

百年量子，

探究微觀世界推動人類文明

10月23日11時，清華大學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，他關注著世界量子科研的新進展，也思考著如何加快培養(yǎng)青年人才。

個子不高、鄉(xiāng)音濃濃，從沂蒙山區(qū)走出來的薛其坤，樸實而風趣。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。

量子反常霍爾效應——全球物理學最熱門的課題之一，因薛其坤團隊的首次成功觀測，中國標注了量子研究新高度。這項成果將推動新一代低能耗電子器件發(fā)展，加速信息革命進程。

1900年，德國物理學家普朗克提出量子論，如今它與相對論并稱現(xiàn)代物理學兩大支柱。但20世紀初，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，一個名叫潘建偉的中國科學技術大學本科生，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，量子論催生出核能、激光、半導體，進而發(fā)展出計算機、手機、互聯(lián)網(wǎng)，史稱第一次量子革命。21世紀以來，新發(fā)現(xiàn)、新技術密集涌現(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保密，量子計算讓運算能力指數(shù)級增長，量子測量則將精度提升至“原子級”。

世界競逐因此你追我趕。

創(chuàng)新自信，

中國崛起為世界“量子勁旅”

2000多年前的墨子不會想到，他的名字有朝一日會成為中國科技創(chuàng)新的一個標志。 全球首顆量子衛(wèi)星“墨子號”于2016年發(fā)射，這意味著，中國將“絕對保密”的量子通信向實用化推進了一大步。

41歲當選院士，46歲帶領團隊發(fā)射“墨子號”，47歲建成世界首條量子通信干線“京滬干線”……如今已名震國際學界的潘建偉認為，能擁抱“中國機遇”，是他最大的幸運。

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

中科院院士王建宇比喻，實現(xiàn)量子衛(wèi)星“天地實驗”，“相當于人在萬米高空，把硬幣扔進地面的一個儲錢罐。”

中科大教授郭國平說，研制量子計算機，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)達國家晚了約20年。但21世紀以來，中國異軍突起，取得了多項重大原創(chuàng)成果——

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

英國《自然》雜志評價，中國在量子領域，“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代。”“墨子號”副總設計師彭承志說，日益強大的國力、催人奮進的氛圍是根本保障。

關鍵變量，

小小量子有望撬動遠大未來

創(chuàng)新決勝未來，人才關乎成敗。

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

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”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“90后”，目標是3年內研制出50到100比特的量子計算機……

習近平總書記強調，當今世界正經(jīng)歷百年未有之大變局，科技創(chuàng)新是其中一個關鍵變量。

目前，量子科技處于從實驗室邁向市場的關鍵期。我國量子科技發(fā)展存在不少短板，面臨多重挑戰(zhàn)。

潘建偉認為，我國量子通信研究水平國際領先，量子計算與發(fā)達國家處于同一水平線，量子測量還有差距。“我們必須統(tǒng)籌創(chuàng)新要素，牢牢掌握創(chuàng)新和發(fā)展主動權！”

“像嬰兒一樣，剛學走路的時候跌跌撞撞，之后便會健步如飛走上大道。”中科院院士郭光燦認為，應搶抓機遇推動量子應用。

抓關鍵變量，增發(fā)展動能。

在北京，成立了量子信息科學研究院推動產(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;在山東濟南，規(guī)劃到2030年實現(xiàn)量子產(chǎn)業(yè)規(guī)模300億元……

“萊特兄弟發(fā)明的第一架飛機只飛了12秒，但它證明了人類能飛上天空。”陸朝陽說，隨著對量子規(guī)律更深刻的認識，量子科學將開啟人類更美好的未來。