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
居家治疗调理 中医也有良方******
抗疫三年来,广州中医药力量在疫情防控救治中发挥了重要作用。随着新冠病毒感染调整为“乙类乙管”,疫情防控进入了新阶段。如何继续用好中医药为疫情防控服务,为市民提供更好的救治?老人、小孩等感染者、康复者如何居家治疗、调理康复?昨日下午,在广州市人民政府新闻办召开的新冠病毒防治中医药专家访谈会上,市卫健委中医处和广州三家三甲医院中医药专家解答了一系列市民关注的热点问题。
他们为您答疑解惑
●广州市卫生健康委中医药管理处处长钟首斌
●广东省名中医、广州中医药大学第一附属医院副院长林丽珠
●广州中医药大学第一附属医院内分泌科主任、广州中医药大学伤寒论教研室主任刘敏
●国务院联防联控机制临床救治组专家、广东省中医院中医内科主任医师郭建文
●国务院联防联控机制综合组专家、广东省中医院儿科主任杨京华
●广州医科大学附属中医医院副院长、中西医结合主任医师于林
●国家中医紧急医学救援队(广东)队员、广州医科大学附属中医医院针灸科主任陈楚云
关键词·中医药救治
中医药全方位、全链条
深度融入疫情防控救治
问:新冠疫情防控三年来,中医药发挥了重要作用,广州做了哪些方面的工作?
钟首斌:三年来面对新冠病毒感染,广州的疫情防控工作从机制上保障中西医并重、中西医结合、中西医药并用,从预防、治疗到康复,都发挥中医药独特优势,中医药全方位、全链条、深度融入疫情防控救治中。
按照国家和省中医药主管部门的要求,广州建立起疫情防控救治中西医协作工作机制,形成了“第一时间应用中医药救治方案,第一时间中医药专家介入,第一时间用上中医药治疗”的工作模式。同时,在市八医院等定点医院深化中西医全程协作,中西医专家联合制定治疗方案、联合开展救治、联合查房和病例讨论。
治疗上坚持中西医结合。推广咽部经络疏通操、中医五音疗法、药膳等多种具有中医特色的非药物治疗,确保中医药“早期使用,全程参与”。
预防上发挥中医“未病先防”优势,推出“粤抗1号”“粤抗2号”中药预防方,推广八段锦、易筋经等中医传统健身功法,让中医药提早介入。
康复上注重中医调养。支持各医疗机构开设新冠感染康复门诊,为患者制定“一人一证一法”的精准化康复方案,提供中药、饮食、运动等中医指导。
问:新冠病毒感染实施“乙类乙管”之后,广州在中医药防治方面具体有哪些举措?
钟首斌:1月8日,国家正式将新型冠状病毒感染调整为“乙类乙管”,疫情防控进入新阶段。近日,国家先后发布第10版诊疗方案等几份重要文件,都特别强调要注重发挥中医药在临床救治中的独特作用。按照国家和省的部署,接下来广州将重点加强3个方面工作。
一是加强各级中医医院救治能力建设。广州要求各中医院尽可能扩容发热门诊,加强急诊科、ICU、呼吸科、感染科等重点科室建设,加强重症危重症中医药救治。
二是加强基层医疗机构的中医药培训和指导。
三是加强中药资源储备。
问:目前在新冠疫情防控救治方面,哪些中药材用量较大?
林丽珠:三年以来,岭南地区老百姓对中医药的信赖充分体现出来了。2022年12月30日,广东省药品监督管理局印发了全省对症治疗新型冠状病毒感染的医疗机构中药制剂调剂品种目录,总共74种,我们医院有15种进入目录。近两个月,医院开出的中药处方可能是平时的20倍,超10万人次寻求中医药帮助防治。在中药饮片中,有大家熟知的小柴胡汤、桑菊饮、止嗽散等。大家还会常用一些清肺祛湿、健脾药物,如五指毛桃(南芪),这些药的用量也有上升趋势。
关键词·“阳康”后的调理
“阳康”的广东人要注意
上穿羽绒下穿拖鞋不可取
问:“阳过”后多久,身体才算真正康复,有没有标准?
刘敏:一般来说一个星期左右或者多一点,很多人都会转阴,就算是“阳康”了,但实际上这只是一个相对恢复的状态。很多病人转阴以后一周甚至两周会觉得非常疲倦,咳嗽、咳痰,或者嗅觉、味觉减退、容易出汗、睡眠不好等,所以一般可能需要一个月左右甚至更长时间,身体才能逐渐恢复。
问:目前广州将迎来新一波降温,春节也即将到来,对于“阳过”正在恢复的人群,“衣食住行”各方面有哪些需要特别注意的?
刘敏:一定要注意保暖。广东地区很多人喜欢穿拖鞋,我前两天在街上还碰到有人上身穿着羽绒衣,下身光脚穿着拖鞋,这非常不好,因为“寒从脚起”!有些女孩冬天还喜欢穿露脐装、露膝裤,这就更不好。这个时节穿衣服一定要注意保暖,以免抵抗力下降,容易导致病情加剧,或者二次感染。
吃东西不要太油腻,不要吃生冷食物和冷饮。建议刚“阳过”的人少吃水果或加热后再吃,像橙子就可以蒸着吃。还要避免吃辛辣煎炸食物,饮食尽量清淡而富有营养。
住处应干净整洁通风;作息方面,早睡早起,不要熬夜,适当活动;开车上下班的,注意启动车辆后先把车窗打开通风,保证车内空气新鲜。
关键词·高龄患者
重视“扶正” 帮助重症患者渡过难关
问:目前临床上重症患者收治情况如何?怎样帮助感染者阻断病情进展?
郭建文:目前从省中医院临床看,新冠感染住院患者确实以80岁以上老人为主,其中不少患有糖尿病、高血压等基础病,也有人同时在接受免疫抑制治疗,这些人群感染后比较容易转为重症。
我们通过中西医结合使这类患者得到了较好治疗。按照最新诊疗方案,西医治疗方面,我们给予俯卧位改善呼吸、氧疗等生命支持;中医方面,通过宣肺化湿、清热解毒、通腑、扶正,来帮助患者恢复身体免疫力。关于“扶正”,我们有个很好的方法——医院营养食堂使用30克人参+2-3克陈皮煲瘦肉水提供给患者,起到很好的扶正作用,帮助患者熬过最艰难的3-5天,平稳过渡后,机体免疫力恢复了,核酸也转阴了,绝大多数重症患者通过中西医结合疗法顺利脱机拔管,恢复正常血氧指标。
问:广州在入境感染者中检测出XBB病毒株,春节期间人员流动量也增大,市民尤其是特殊人群如何预防感染或二次感染?
郭建文:首先,目前广州流行的毒株是BA5.2 、BF7亚分支,与XBB毒株有交叉免疫保护。第一次感染后半年内保护性抗体滴度比较高,只要不是机体免疫力特别弱,半年内再次感染的机会不大。
其次,春节期间,儿女都希望去看看家里长辈,建议家里有特殊高危人群的,尽量减少外出和拜年串门的机会,避免交叉感染,表示关心可以有很多种方式。
关键词·孩子的照顾
孩子“阳康”后如何恢复运动? 不妨从做家务开始
问:很多孩子感染后烧得很高,但好得也快,如何观察孩子是不是真的康复了?康复期要注意什么?
杨京华:按中医的说法,儿童是稚阴稚阳之体,发病容易,传变迅速,但是同时又是纯阳之体,发病以后康复得也快。不过,我们还是不能掉以轻心,在孩子“阳康”以后,还是要密切观察孩子的身体状况。孩子“阳康”以后,如果活泼好动、精神饱满,说明问题就不大了。第二,要特别关注孩子的消化状况。有一个简单的方法,10秒钟就可以判断:早上起来闻一闻孩子的口气,看看孩子的舌苔厚不厚,每天大便是不是正常等。
问:“阳康”后的孩子什么时候可以开始恢复运动?
杨京华:核酸转阴一周后,大部分孩子的身体状态就基本恢复正常了。只要是孩子本身没有明显基础疾病的,感染的过程中没有出现肺炎、心肌炎等并发症的,转阴一周以后就可以从低强度的运动开始,循序渐进地恢复运动。
什么是低强度运动?譬如马上就要过年了,建议“阳康”的中小学生做一些家务,或者出门散步走走、陪妈妈去买买菜,这些属于低强度的活动;逐渐适应之后就可以从事慢跑、踩单车、跳绳等活动,通常在学校的运动,都是低中等强度的;而高强度的竞技性、力量型、对抗类运动项目则要放在最后。
关键词·心理调节
“阳康”后情绪有点消极?可以试试中医疗法
问:有些人“阳康”后情绪变得有点消极,失去了工作热情,或者对很多以往热衷的事情都不感兴趣了。这种情况下,是否需要做一些心理干预,去调整一下状态?
于林:这个问题要根据症状持续时间和严重程度而定。如果情绪低落不明显,时间比较短,可以通过多休息、适量运动、听音乐等方式观察一段时间;如果出现抑郁的核心症状:情绪低落、兴趣减退、快感缺失,就要高度重视。情绪低落表现为经常诉说自己不开心,心情不好,终日愁眉苦脸、忧心忡忡、郁郁寡欢。程度轻的心里有压抑感,高兴不起来,程度重的会有痛不欲生感,度日如年,常说活得没意思。兴趣减退表现为对以前喜欢的活动或事务兴趣下降,或缺乏兴趣,如文娱活动、体育运动、业余爱好等。快感缺失表现为患者丧失了体验快乐的能力,不能从平日从事的活动中获得乐趣。即使从事自己喜欢的事情或工作,也是为了消磨时间。当上述症状超过2周且影响到了日常生活,建议去医院的睡眠心理科或专科医院就诊,接受系统专业的评估和治疗。
问:冬季本来就是抑郁高发季节,新冠疫情下不少人也因为各种原因可能受到抑郁情绪的困扰,如果自感有抑郁情绪,有什么方法可以排解?
于林:首先要有良好而充足的睡眠。其次,坚持适当运动锻炼。需要注意的是,运动需要循序渐进,量力而行。平时没有运动习惯的人,一定要从轻缓的项目开始,如八段锦、五禽戏、瑜伽、散步、快走、慢跑等;时间也宜从短到长,根据自己的身体承受能力逐渐增加运动强度和时间。
此外,还可以通过中医的穴位按摩、足浴、五行音乐等手段排解。更重要的是,经过上述方法,症状没有改善,甚至还有加重的话,还是要去睡眠心理科或专科医院寻求专业帮助。
关键词·传统疗法
“阳康”后咳嗽乏力 传统疗法可缓解
问:对“阳康”后很多人咳嗽不止、疲倦乏力等问题,中医会推荐用什么方案来调理?
陈楚云:“阳康”后的咳嗽,在中医辨证来说,属于外感咳嗽。通常起病急,病程相对比较短,要辨其风寒还是风热。从针灸来说,主要取天突穴、中府穴、列缺穴、合谷穴以及肺俞穴来治疗,多数是用针刺,或辨证给予刮痧、艾灸或者拔罐疗法,还可以做穴位注射,用维D果糖酸钙或者维生素B12注射定喘穴等。
对于疲倦乏力,中医认为是伤了肺气所致,针灸来说,会取百会、关元、肺俞、脾俞、膻中、足三里等穴位,用温针或针刺治疗,也可以在背腧穴做拔罐治疗。我们医院有一个自制脐疗药粉,可以铺在神阙灸(也就是肚脐)上来做艾灸,有强身健体的作用。
咳嗽不止还可以按压少商穴和孔最穴。少商穴取穴挺容易,就在拇指末端桡侧,指甲根角侧上方0.1寸,有清肺利咽,开窍醒神的作用,用手指尖掐揉少商穴,直至止咳即可。孔最穴可以治疗急症,它就在前臂掌面桡侧,当尺泽与太渊连线上,腕横纹上7寸。用拇指按压孔最穴,深按至咳嗽停止。(全媒体记者周洁莹、翁淑贤、吴婉虹)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)