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。
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
“阳康”后眼干?少刷手机多眨眼******
感染新冠病毒后眼睛变干了、或者眼泪哗哗流,这些都可能与感染新冠病毒后眼部的炎症反应有关,“阳康”后如何护眼?新春期间如何做好眼睛保护?
昨日下午,广州市新闻办、广州市卫健委召开新冠防治眼健康专家访谈会,来自中山大学中山眼科中心多个专科领域的专家回应了市民关注的系列问题,并为市民提供了相关健康指引。
文/广州日报全媒体记者梁超仪、王婧、伍仞
余敏斌:新冠病毒感染有可能加快或促发急性青光眼发作
中山大学党委副书记、广东省医师协会副会长、中山大学中山眼科中心青光眼科学科带头人余敏斌教授介绍,这段时期,与新冠感染相关的眼科疾病的患者有明显增加的趋势,具体数据仍在动态监测中。
新冠病毒攻击呼吸系统、心血管系统比较常见。人们对于新冠病毒与眼部疾病的认识也在不断加深,据不完全统计,全世界范围内眼科领域发表了4600多篇眼科和新冠病毒研究有关的文章。中山眼科中心也在进行新冠感染与眼疾的相关研究。
余敏斌介绍,根据中山眼科中心近期持续追踪的数据发现,在2022年12月中旬到2023年1月中旬这第一波新冠感染高峰时期,50-60岁以上中老年人原发性急性闭角型青光眼就诊比例比往年同期大幅度增加,且以女性患者居多,“往年同期,一个月接诊原发性急性闭角型青光眼患者不超过30个,过去一个月内则收治了160多个该病患者。这些患者在感染阳性阶段发现的比‘阳康’阶段的多。”
对此,余敏斌提醒,虽然相关研究机理仍在进行中,但新冠病毒感染有可能加快或者促发急性青光眼的发作,这方面应引起警惕。如果老年人,特别是女性,新冠感染后出现急性视力下降,单眼或双眼疼痛,尤其是夜晚出现症状,甚至有恶心呕吐等情况,应及时前往眼科就诊。
此外,春节期间也是眼科急诊接诊因烟花爆竹导致眼外伤的高峰时期。对此,余敏斌教授提醒,一旦发生爆竹炸伤,不要自行处理,稍有不慎会导致二次伤害,“有的家长对于进入眼内的烟花、爆竹碎屑尝试自己挑出来,或者用酒精面纸去擦拭消毒,这些都是不正确的做法。”
专家提醒,应第一时间送往就近医院进行处理。如有干净的纱布或手帕,可以松松地覆盖眼睛,不要挤压,不要揉眼,对异物不要自行取出。
林浩添:“阳康”后眼睛痛?按症状分类处理
不少市民朋友阳了以后出现眼痛的现象,对此,中山大学中山眼科中心副主任、白内障科主任医师林浩添表示,感染过程中或者“阳康”后都有可能出现眼部症状,其中眼痛相对比较常见。
“总的来说,根据症状的持续性和严重程度分类处理。”林浩添介绍,引起眼痛的原因一般以结膜炎、眼表干燥居多,这些症状常常由新冠病毒感染引发的眼部炎症反应所致。大部分刺痛是一过性的,如果有持续刺痛、胀痛,一定要及时就诊、紧急处理,警惕青光眼、角膜严重感染等可能。
除了眼痛,部分人感染新冠病毒后还可能出现眼部红肿、流泪甚至视物模糊等症状。林浩添表示,相关研究显示,新冠病毒感染引起的结膜炎是比较常见的,眼睛可出现红肿、流泪等症状。上述症状大多在感染期间就可能发生,也有少部分患者是“阳康”后发现,存在个体和毒株的差异性。
林浩添指出,如果疼痛持续时间较久、比较严重的,建议到院就诊或通过互联网医院进行咨询。对于眼睛干燥或眼表炎症等轻症,可以通过人工泪液或常用消炎药物进行缓解,但不建议自行购买,要在专业医生指导下使用。
梁凌毅:视力出现明显下降 条件允许应尽快去眼科就诊
“确实在临床上观察到新冠病毒感染以后的病毒性角膜炎患者增加了,原因可能与病毒直接或间接相关。”中山大学中山眼科中心主任助理、角膜病科主任医师梁凌毅介绍。
患者往往在感染后出现眼睛红、异物感、视力下降,一般分泌物不太多。凡是出现视力下降明显,在其他身体症状允许的情况下,应去眼科就诊,医生会做视力、裂隙灯检查、角膜染色检查,进而做出是否有病毒性角膜炎的诊断。治疗方面,可以用抗病毒的滴眼液和凝胶,如果是继发疱疹病毒感染,还可以口服抗病毒药。如果是免疫性角膜炎,可以局部抗病毒治疗联合激素治疗。
还有一部分市民感染后出现流泪的现象。梁凌毅说,有两个可能:一个是新冠病毒相关的泪腺炎,泪腺是分泌泪液的组织,急性炎症的时候可以表现出流泪,同时往往伴有外上眼眶周围,也就是泪腺区的肿胀、疼痛;另一个可能是得了结膜炎、角膜炎,眼睛炎症不舒服导致的反射性泪液分泌增加,这种情况往往伴有明显的眼红、异物感、怕光、分泌物增加。
除了流泪,有一些市民表示感觉“阳康”以后眼睛出现了干涩的情况,“这个现象还是比较常见的,可能是得了干眼或者原来就有的干眼加重了。”梁凌毅解释,感染新冠病毒后有很多因素都会导致或者加重干眼,比如感染期间在家里频繁刷手机,看手机的时候聚精会神,眨眼减少,眼睛一直睁着,泪液蒸发过快;高热的时候泪液蒸发也会更快;身体不舒服等原因睡眠不好也会影响泪液分泌;另外,口罩上方没有封好,呼气从口罩上方直接吹向眼睛表面,也会加快泪液蒸发。
对于治疗,一方面可以用人工泪液点眼,更重要的是减少过度用眼,不要整天玩手机,尽量有良好的睡眠,多喝水,还可以试试冷敷眼睛、有意识地多眨眨眼。
吴开力:春运期间没必要戴面屏“全副武装”
春节假期临近,不少人有出行的计划,有没有必要针对眼部进行特别防护?
中山大学中山眼科中心临床检验科主任、主任医师吴开力表示,确实看到有部分市民朋友戴面屏、戴眼罩“全副武装”。实际上新冠病毒通过空气传播到眼部导致感染的可能性不大。综合来说,不建议旅行途中通过面屏、护目镜等专门进行眼部防护,外出时做好基本防护要求,保持一米距离、戴好口罩、勤洗手就可以了。
李涛:提高免疫力有助于降低眼部炎症反应
中山大学中山眼科中心眼底外科主任医师李涛表示,新春期间应注意一些眼科急症的发生,如视网膜动脉阻塞(眼中风)、视网膜静脉阻塞、缺血性视神经病变、视神经炎等眼疾,会引起严重视力障碍。此外,我国近视人数不断增加,高度近视是发生视网膜脱离的高危因素,而视网膜脱落如果没有得到及时救治,致盲率很高。
过去一个月,门诊中发现急性黄斑区视神经视网膜病变(AMN)患者增多,与新冠感染后机体免疫状态异常有关。因此,如果市民发现近期有明显视力下降、视物模糊、遮挡感等情况,应及时就诊。
不过,李涛也指出,虽然视神经、视网膜炎症会导致视力不可逆损伤,但是它的发病率很低,“阳康”的市民不用过于担心。专家介绍,很多急性眼疾并非由病毒直接损害,而是与全身免疫力息息相关,提高个体免疫力是关键。春节期间要注意多增加营养,保证充足睡眠,个人抵抗力有保证,视网膜视神经炎症发生的概率也会下降。
需要提醒的是,糖尿病视网膜病变已经位列成年工作人群中不可逆致盲眼病的首位。其发生、发展、恶化与血糖控制、病程长短有关。新春聚会多,容易大吃大喝导致血糖增高,长期宅家里泡剧运动量减少、习惯性熬夜,都容易导致糖尿病视网膜病变进展加剧,因此要保证足够运动、充分休息。
杨晓:感染阶段不要戴美瞳和OK镜
中山大学中山眼科中心屈光与青少年近视防控科主任医师杨晓介绍,年轻人爱戴的美瞳、青少年戴的近视防控用的OK镜,都属于接触镜。如果本身还在阳的时候,因为眼表会传播病毒,无论是美瞳还是OK镜,都不可以佩戴;如果家里还有人“阳着”、症状比较明显,也不太建议戴接触镜,因为接触镜也可能会接触到周围环境中的病原体。
而在“阳康”过程中,由于抵抗力还比较低,如果是美瞳等非必需的接触镜,不建议太着急,“阳康”后两周、眼睛没有其他问题的,可以戴。而如果是用于近视防控的OK镜,在转阴后一周后、眼部没有症状了,医生检查后可以考虑戴了。
要注意的是,佩戴接触镜要做好手部卫生,镜片、镜盒等护理用品、操作台面都需要进行消毒,但需要注意,镜片本身不能直接使用酒精消毒,需要使用镜片专用的护理液。恢复戴镜后,要密切观察有无眼红、刺痛、流泪等症状。
“阳康”以后,多久能用阿托品散瞳验光或者治疗近视?杨晓表示,对于阿托品和一些快速散瞳药物,目前没有证据显示会导致新冠病毒感染风险或加重感染后的病症。因此在“阳康”后,可以进行散瞳验光;使用低浓度阿托品治疗近视的,如果此前使用没有不良反应的,“阳康”后经过医生评估,也可以开始使用。
为了保护学生的视力,专家提醒,多增加户外运动,“需要提醒的是,天黑后散步作用不大,因为户外光线没有达到保护视力的要求。所以最好是可以参加学校的‘430’项目,放学后先在学校进行一些户外活动,或者是回家后趁没天黑和小伙伴结伴在户外玩耍,才有效果。”每天户外活动一小时,不一定需要连续一个小时,可以利用一些碎片化时间。