來源:經濟日報
回顧2019年的科學進展,量子物理領域收穫頗豐:人類首次拍攝到量子糾纏的照片,親眼看到這種「幽靈般的超距作用」;谷歌實驗證明「量子優越性」,演示了量子計算超越經典計算機的超級計算能力……
然而,與新進展一同而來的,還有量子商業的另類「繁榮」。從「量子鞋墊」、「量子水杯」到「量子波動速讀法」、量子治療癌症……不知何時起,量子竟成了「帶貨網紅」。
這些名目繁多的「量子產品」究竟是真是假?
1月12日,由智識學研社、知識分子、賽先生和墨子沙龍主辦的2020年科學新年演講在北京舉行。關於量子信息革命,關於「量子產品」,我們一起聽聽量子物理學家、中國科學技術大學教授潘建偉如何回應。
「帶貨網紅」
打開淘寶,輸入關鍵詞「量子」,各種各樣的量子產品瞬間彈了出來:量子磁力假睫毛、量子燈、量子膜、量子打底褲……
這些五花八門的量子產品究竟有無作用?潘建偉表示,因為量子的神秘性,近年來量子被一些不法商家濫用了。實際上,這些產品跟他們一點關係也沒有。
他說,很多年前,家裡親戚曾買過一個量子吊墜,並告訴他「該吊墜用的正是他們的量子技術,可以防癌。」後來,他不得不親自寫信闢謠,並告之「這個事情不是真的」。
「科學不能被濫用,關於量子的科普,我們還有很多事情要做。」潘建偉說。
上帝擲骰子嗎
一旦確定了初始狀態,根據力學方程,所有粒子未來的運動狀態都是可以精確預言的——這是基於牛頓力學得出的結論。
這也意味著,一切事件都是在宇宙大爆炸時就已經確定好的。既然如此,那麼,個人的努力還有意義嗎?
潘建偉引用了霍金的一句話:即使是相信一切都是上天註定的人,在過馬路時也會左右看,以免被車撞到。
「所以,我們內心深處其實是不相信牛頓力學決定論的結論是最終的結論。」潘建偉說。
到底是什麼改變了牛頓力學的基本觀念?其中一個就是量子力學。
根據經典物理學,一個客體的狀態(用0和1表示)就像最簡單的二進位開和關,只能處於開或者關中的某一個狀態,即要麼是0要麼是1,這就好比一隻貓,要麼是生要麼是死,不能同時「又生又死」。但這一理論並不適用於量子世界。
「根據量子力學,當我們沒有看到這個貓是什麼狀態時,它可以處於死和活狀態的相關疊加,即又生又死。」潘建偉表示。
潘建偉說,與經典力學相比,量子力學所描述的微觀粒子具有量子疊加的特性,而且其狀態是不可預先確定的。具體來說,一旦對其進行測量,不管測量的手法如何微小,物體的狀態就會變化。
「量子力學為回答人類是否具有自主意識提供了可能。」潘建偉稱。
第二次量子革命
在回答科學基本問題的同時,量子力學也帶動了信息技術的發展。
信息技術發展到今天,對於安全性提出極高的要求,對計算能力也提出了巨大需求,但與此同時,所有依賴於計算複雜度的經典加密算法,原則上都是能被破解的,人類目前擁有的計算能力有限。
潘建偉介紹,科學家在對量子糾纏這一詭異的互動展開大量實驗研究的過程中,發展起精細的量子調控技術,而結合量子調控和信息技術,人類迎來了第二次量子革命。
他說,量子信息包括量子通信、量子計算和量子精密測量三方面。其中,量子通信可以提供原理上無條件安全的通信方式,量子計算可以帶來計算能力的飛躍,量子精密測量可以大幅提高測量精度。
2019年10月,谷歌率先實現「量子優越性」,成為近年來國際量子信息領域一標誌性事件。而中國科學技術大學團隊也在近期實現了複雜度相當於48個量子比特的玻色取樣量子計算,逼近谷歌的53個超導量子比特。
「可以預期,以量子信息技術為代表的第二次量子革命也一定會帶來人類社會物質文明的巨大進步,同時也給中國一個從經典信息技術時代的跟隨者、模仿者轉變為未來信息技術引領者的偉大機遇。」潘建偉說。