背景
电影主人公走入一扇“任意门”,瞬间就穿越来到另一个空间……在量子世界里,这或许不是幻想。量子卫星首席科学家潘建伟院士、中科院物理所研究员吕力、北京大学物理系教授刘雄军,带你一起走进神奇的量子世界。
问:量子究竟是什么?
答:量子是构成物质的基本单元,是能量的最基本携带者,不可再分割。比如,光子是光能量的最小单元,不存在“半个光子”,同理,也不存在“半个氢原子”“半个水分子”等等。量子世界中有两个基本原理:量子叠加,就是指一个量子系统可以处在不同量子态的叠加态上,形象地表述为“一只猫可以同时既是活的又是死的”。量子纠缠,类似孙悟空和他的分身,二者无论距离多远都“心有灵犀”。
问:机器会不会被装上量子大脑,从而取代人类,像“变形金刚”一样?
答:所谓量子大脑,其实就是当今正在研制中的量子计算机。未来的量子计算机可能会对人工智能起到极大的帮助,在数据搜索、分析和处理方面提供远远超过目前经典计算机的运算能力。未来可望创造出与人脑一样运行的人工智能机器人。真到这种程度,机器与生物之间的界限已经模糊。这目前还只是一种畅想。
问:量子技术什么时候才能“飞入寻常百姓家”?
答:量子通信目前已经实现在金融、政务系统等中的使用。要让每个人都用上,乐观的话需要10到15年。这需要对网络基础设施进行改造,还涉及到标准制定。到时候,个人的网上银行、手机支付、信用卡等就再也不怕被盗号,“棱镜门”那样的泄密事件也不会发生了。而量子计算目前仍然处于基础研究的阶段,还面临着巨大的挑战,不知道在二、三十年的时间内能否实现初步应用。
问:量子科学和技术究竟将带来一个怎样的未来?
答:用发展的眼光看,人类将制备出越来越复杂、功能越来越强大的各种人造量子系统,例如各种量子电路,其功能和信息处理能力将远远超过目前使用的经典芯片,且更加节能;可望制备出达到量子极限的能量收集和转换器件,引发能源变革;也有望大幅提升对时间、位置、重力等物理量超高精度的测量,实现超高精度的潜艇定位、医学检测等。
新华日报2016年8月17日
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