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军事科学院徐馥芳:要有勇闯科技“无人区”的胆识******

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。

军事科学院徐馥芳:要有勇闯科技“无人区”的胆识

  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

中世纪晚期近代早期法国城市基层治理的理念及其实践******

  作者:杨光(中国社会科学院世界历史研究所助理研究员)

  从中世纪到大革命前夕,法国形成了三种不同类型的社会纽带,维系着城市共同体的凝聚力和市民对城市的认同。不同社会纽带的背后是不同的城市共同体构建理念,在制度层面则形成相应的基层组织和基层治理模式。

  第一种理念将城市视为信徒的共同体,城市的使命在于模仿和实现“上帝之城”,对本地主保圣人的崇拜和纪念是市民身份认同的纽带,因此城市组织的基本单位是堂区,本堂神甫同时承担堂区内部分世俗管理的职责。这种类型的城市在法国中部和南部较多,比较典型的是昂热。

  第二种理念将城市视为多个行会联合而成的大行会,市民身份和行会成员身份紧密联系在一起。在这些城市,行会理事同时肩负市政运转和基层管理的双重角色,与行会联系密切的兄弟会是市民团结的重要纽带。这种类型的城市多存在于手工业和商业较为发达的法国东北部地区,比较有代表性的是里尔、杜埃和瓦朗谢讷等。

  第三种理念将城市视为一个自治和自卫的共同体,城市存在的意义就是保护市民的安全。在当时语境下,城市安全包括对外防卫和内部治安两个方面,前者指不受军队的掠夺、流民的袭扰和领主的侵犯,后者则包括维护内部秩序,应对饥荒、火灾和瘟疫。因此,此类城市的基层治理主要依靠集民兵自卫和市民参政功能于一身的市政街区。街区和与之紧密相连的民兵组织是市政府和市民之间的纽带。这种模式下城市基层治理主要依赖街区官员,巴黎、图卢兹等城市是典型代表。

  需要指出的是,法国城市构建共同体的三种模式并非截然分明,相互排斥。以巴黎为例,街区是正式的基层治理框架,但行会理事经常被选为区长,而且区长正式就职前需要本堂神甫为其品行担保。由此可见,行会和堂区的代表在以街区为主要框架的基层治理体系中并未缺席。

  基于不同的历史传统和地域特色,大革命前法国城市基层组织的设置,从名称到职能不尽相同。不过,城市选择以何种共同体理念作为市民认同的纽带和基层治理的基础,从根本上来说取决于城市居民的构成。具体来说,城市基层治理模式与城市人口规模、社会经济发展水平以及城市本身的政治地位息息相关。

  以堂区为基层治理组织的城市往往是中小城市。城市居民共同的精神生活以堂区为单位进行,堂区的居民往往相互认识并经常见面,便于商议公共事务。此外,堂区登记簿保留了堂区居民出生、婚姻和去世的记录,为市政府了解基层社会提供了宝贵而关键的信息。

  在行会主导基层治理的城市,行会是市政机构和市民的中介,行会成员对于行会的认同自然转化为市民对城市共同体的认同。在大革命以前的法国城市中,同行业的劳动者往往集中居住和营业,这为行会行使基层治理职能提供了空间上的便利。作为规范和监督成员经济活动、并为成员提供保护的组织,行会既能自上而下地执行市政府的命令,也能自下而上地反映市民的诉求。对工商业占主导的城市,这是一种成本低且效率高的基层治理模式。

  大体来说,在堂区和行会主导基层治理的城市中,世俗政治权力未能建立起专门的基层治理组织,而是选择借助教会行政体系和行业社团进行基层治理。到18世纪,随着法国民众信仰的淡漠和行会的衰落,这两种基层治理模式的弊端日益凸显,在大革命后或被废除或被改造。相较而言,以市政街区作为基层治理框架能够克服以上局限性。首先,这种基层治理模式不依赖任何社会组织,反映了市政府对基层控制的加强。其次,街区的设置更加灵活,市政府可以根据实际需要,特别是城市空间的扩张,增设街区,而不必依赖堂区和行会的既有框架。最后,正因为淡化了信仰属性和行业属性,市政街区可以包容信仰不同、职业不同的市民,比较适合市民构成复杂、职能多元的大城市。

  巴黎和图卢兹都用市政街区作为基层治理框架并非偶然。作为首都,巴黎市民的多样性不言自明,而图卢兹则是法国南部奥克语区的中心城市,拥有高等法院、大学等机构。两座城市的基层治理体制都在14世纪末至15世纪初经过市政府和国王的协商后确立下来,并沿用到大革命前。这种基层制度的安排根植于中世纪晚期动荡的历史背景,体现了国王和市民就确保城市安全所达成的共识。

  由于人口规模和城市空间的差异,巴黎和图卢兹的市政街区在数量、层级以及官职设置上有所不同,但基层治理的理念和实践却是一致的。街区是城市基层治理的基本单元。街区内部被划分为五十户区、十户区等次一级的区域,由区长、五十户长、十户长负责管理。街区的各级官员都由市民推举或选举产生,一般是由辖区中名声好且获得一定职业成就的市民显贵兼任,他们同时也拥有选举上一层官员甚至参加市民大会选举市长的权利。街区基层官员同时担任街区民兵队长,负责征召辖区内的市民组成民兵,平时负责看守城门和维护街区治安,危急时刻则协助城市抵御外敌。因此,街区实际上集社区、选区和军区为一体,其代议职能和军事职能不可分割。总之,以市政街区为框架的基层治理嵌入基于邻里关系和职业声望的人际网络中,让市民显贵担任街区公职的同时受到普通市民的监督和制约,有利于调节城市内部矛盾,促进市民的团结和城市的稳定。

  然而,市政街区的局限性也不容忽视。首先,市政街区实施的市民自治实质上是有产者的自治。只有在城市内拥有固定住所,按时缴纳城市各项税收的市民才有参加民兵和选举街区基层官员的资格。而当选街区官员的财产门槛要求更高,因为这些无薪水的荣誉职务会占用大量时间,只有家境殷实且有闲暇的市民才能充任。这意味着佣人、穷人、打零工者、流民、外地人等城市下层民众和边缘群体没有政治权利,反而成为街区制度统治和防范的对象。市民内部在16世纪开始发生分化,大商人和食利者等市民上层为了垄断区长官职以及参加市民大会的资格,设法限制手工业者和小店主等中下层市民的参政权。如1554年《贡比涅敕令》剥夺了巴黎手工业者担任区长和当选城市大会代表的资格。街区内市民内部的分化和区长职位的寡头化阻断了中下层市民的上升空间,等级制关系取代了邻里团结,损害了街区乃至城市的凝聚力,并造成街区制度的衰落。其次,从17世纪开始,法国有越来越多的移民涌入大城市,导致以邻里关系和社交网络为基础的基层治理模式难以覆盖所有城市人口,无法应对日益复杂的城市治理问题。最后,街区的自卫职能在17世纪后期因技术和政治原因走向衰落。一方面,随着军事技术的进步和军队的专业化,市民临时组建的民兵在技能、装备和训练上与常备军的差距越来越大。另一方面,近代法国国力、军力的上升让城市免于外在的威胁,而城市民兵在宗教战争和投石党人运动中表现出的自主性又对王权构成了潜在威胁。1670年巴黎城墙被国王拆毁后,巴黎民兵实际上陷入瘫痪;同一时期,图卢兹十户长的军事职能也近乎消失,其职责重心转向基层治安和司法调解。

  总的来说,同时赋予市民参政权利和自卫义务的市政街区具有灵活性、开放性、包容性的特征,它虽在旧制度末期一度衰落,但在大革命时期又被再度激活,奠定了法国现代城市基层治理的基本框架并影响至今。

  《光明日报》( 2023年01月09日 14版)

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