量子,是物质构成的基本单元,是能量的基本携带者;量子的发现,颠覆了人类对微观世界的认知;量子研究,突破了信息与物质科学技术的经典极限;量子应用,实现了计算机能力的飞跃与无条件的信息安全;量子,对于我们的日常生活来说,这么近,又那么远。未来,量子将怎样彻底改变人类的生活方式?
潘建伟院士
2016年5月17日下午,由我校和澳门大学合办的“华南科学论坛”第二期讲座在我校一科楼报告厅开讲。本次讲座邀请到中国科学技术大学常务副校长、中国科学院院士潘建伟教授,为我校师生作题为“量子飞跃——神话&哲学&互联网与未来”的报告,带我们走进量子的神奇世界。讲座由我校陈十一校长主持。
2016年1月,国家自然科学奖一等奖迎来最年轻得主:45岁的中科院院士、中国科学技术大学常务副校长潘建伟教授。2015年底,英国物理学会新闻网站《物理世界》评选出的2015年度国际物理学十大突破公布,潘建伟和陆朝阳因首次实现同时量子隐形传输一个基本粒子(光子)的两个内秉属性的工作入选,并位列榜首,这也是在中国本土完成的工作第一次获此荣誉。
讲座现场
潘建伟教授的报告深入浅出,将抽象复杂的量子物理讲得十分具有趣味性。讲座的开始,潘教授以“硕壮人和直立人的对比”引出“信息的交互”这一话题。潘教授提到,“信息交互”一直都伴随着人类的进化和社会的发展。其中,信息交互的效率和信息交互中的隐私保护是重要的两部分。古代信息交互十分低效,大部分信息只能“口口相传”,吴承恩在《西游记》中塑造的 “千里眼顺风耳”神话传说,也体现了古代人们期望信息传达更高效的美好愿望。直到伴随着现代物理的发展: Maxwell建立电动力学、Hertz发现无线电、贝尔发明电话…使现代信息交互的效率显著提高。
潘建伟教授将经典世界和量子世界形象的比作世界的“分身术”。而量子科学的发展也从宏观现象的被动观测起步,到爱因斯坦提出相对论,建立量子力学,引发了第一次量子革命,导致现代信息技术的诞生。也许,好莱坞大片中的“时间旅行、星际穿越”不久后真的可以变为现实?
潘教授提到,“信息科技进一步发展面临两大重大问题:计算能力瓶颈和信息安全瓶颈。量子力学在百余年的发展过程中,已经为解决这些重大问题做好了准备。”潘院士为我们简单介绍了量子科学和量子的特点。量子是构成物质的最基本单元,是能量的最基本携带者,是不可分割的。同时,量子客观的状态会被测量所影响,所以是测不准的。爱因斯坦曾经说量子纠缠是“遥远地点之间的诡异互动”。
基于量子具备的这些神奇的特点,量子调控与量子信息已经引发了第二次量子革命,量子科学应用到了现实生活中的很多方面。以量子通信为例:它是目前原理上无条件安全的通信方式,存在窃听必然被发现、加密内容不可破译等传统通信不具备的优点。由于量子隐形传态的高效性,也被形象的称为“量子世界的筋斗云”。
另一个很好的例子是量子计算与模拟:它促成了计算能力的飞跃,可以更有效的解决大规模计算难题,并能有效地揭示复杂物理系统规律。密码分析、气象预报、药物设计、金融分析、石油勘探……当今生活中的方方面面都渗透着量子科学的应用。
谈到我国的量子科学发展情况,潘教授不禁露出自豪的神情。构建广域量子通信体系、建设量子通信“京沪干线”、即将发射的量子科学实验卫星……都极大地提高了我国的国际影响力。
交流互动环节,同学们提问踊跃,潘建伟院士耐心而仔细地解答了同学们的问题。
潘建伟院士、陈十一校长与同学合影
讲座结束后,陈十一校长邀请提问的同学一同上台与潘建伟院士合影。现场气氛热烈。
文字:学生新闻社 王晓涵
摄影:学生新闻社 毛煦冰 谢济宇