时间:2018年11月13日下午
地点:北京交通大学科学会堂
主题:“墨子号”量子科学实验卫星与新量子革命
主持人:科技日报社 房汉廷
内容:
主持人:尊敬的潘建伟院士、卢征天教授,尊敬的孙校长、白部长,各位领导、各位嘉宾,女士们、先生们、同学们,下午好!
MSTA大家系列科技讲座第三期如期开始。我们今天这一讲的主题是一个非常艰深、也是我们大家非常关注却不懂的量子问题或新量子革命的问题。我们的科技领军人物潘建伟院士风尘仆仆来给我们做这一科技讲座,同时还有卢征天教授,给我们提供应用性的解说,更有孙校长给我们提供了北交大科技会堂这样一个美好的场所。大家知道,北京交通大学过去是以桥梁、公路、轨道交通见长,而今天我们在这儿谈的是一个天上的通道,甚至是一个魔力通道。通讯不通达不到交流的目的,通了又怕泄密,这的确是一个问题。
主持人:我是科技日报社的房汉廷,也是潘校长的部下。我在中国科技大学科技哲学专业带一点研究生,是兼职教授。他的教授太多了,所以在这之前我们还不认识。我们对一个时代、一个伟大的时代是如何来定义的?我个人有一种理解,一个伟大的时代其实有三大标志:
主持人:一个标志就叫哲学上的突破。我们都知道,在中国的河图洛书时代,我们的先哲们发现了太极,发现了阴阳。从太极生两仪,两仪生四象,四象生八卦,有了五行,金木水火土,最后推演出世间万物。这是一种轴心时代的哲学。当时我们有老子、孔子,西方有苏德拉迪、柏拉图,差不多是处在同一个哲学时代。哲学的突破实际上带来了我们认识世界的飞跃和方法论上的革命,所以后来才会产生大规模的技术突破、制度变革。所以一个时代是不是伟大,最核心的是哲学的突破。今天潘院士和卢教授给我们将要讲的这件事情,我个人的一种体会,我们为什么不懂又想懂,其实就在于今天的主题正是处于哲学突破的边缘上。
主持人:第二个标志,就是有没有技术的突破。创造财富的能力,能解放人的手脚和大脑的能力。我们说最大的一次革命发生在哪儿?发生在工业革命,工业革命把能源标准化,让我们手脚解放。而上世纪七十年代开始的信息革命,给我们又带来的是脑的解放,应该说我们正处在一个信息民主这样一个阶段,实际上这样的财富创造的模式和以前都不一样,我们在农耕时代靠人的增加,以及土地的扩张,加上工具,来获得财富,工业革命的时间我们靠能源的增加、机械的转动,而到我们今天在很大程度上是脑的扩张,是知识的扩张。所以,2018年诺贝尔经济学奖获得者保罗罗默在1986年提出边际收益递增型的增长几乎没人相信,因为过去都叫边际收益递减。
主持人:我们这个时代,今天我们谈墨子号量子科学实验卫星与新量子革命,这实验卫星就不仅仅讲的科学的方法、哲学的突破的问题,可能会带来大量技术的变革。就通信领域来讲,我们的物联网、5G,以及人工智能,这些已经不是停留在科学家们的实验室,而是都进入了我们的生活。
主持人:再一个标准是什么,一个伟大的时代应该有制度的突破,就是人与人相处模式的变革,社会组织方式的变革,让人与人彼此能够得到更多的尊重,能够有更多快乐的分享,彼此之间是和谐的,无论是一人对一人,一人对一整体,还是整体对整体,都能够有一个非常柔性的链接方式,这可能就是一个信息民主社会,可能将来带来的制度变革。
主持人:今天我们来开展这样一个活动,就是要把这些正在变化的和即将变化的事情,带给我们未来的科学家,未来的社会栋梁,也包括我们未来的哲学家。今天我们也是高朋满座,同学们有幸,不光你们是第一次来听这样的一个讲座,其实我也是第一次,而你们的幸福在于你们20几岁就享受到了,我都60岁了才有第一次机会来当面聆听潘院士和卢教授的讲座。我相信一个好的报告,一个大的科普,有时候对一个年轻人的一生都是影响至关重要的。
我们作为科普时报的主办方,我在前边絮叨两句。这些都是不着边际的话,我想潘院士他们讲的比我还不着边际,就怕大家理解不了。
主持人:我想介绍一下今天到会的嘉宾,除了刚才说的潘建伟院士,你们可能从各种媒体、各方面都知道了,他不想做网红都不行,因为他在从事最前沿也是最耀眼的事业,既是我们中国科技大学的副校长,也是院士,头衔很多,我在人民大会堂也给他鼓过掌,因为他那年获奖的时候我正坐在台下。卢教授大家稍显陌生,一会儿他站起来你就会感觉到他的高度,1米94的高度。他是杭州人,杭州人长这么高的一定和北宋、南宋有关联,那边有临安,有宋成。我们中国科协科学普及部的白希部长今天也来到了现场,请白部长给大家打个招呼,得到中国科协的支持和关注已经很不容易了,科协是主管整个中国科学普及的大本营,一个国家的公民素养,成也在科协,不成也在科协,我们今天给科协点压力,不能光到交通大学来科普,到科学日报社也要科普。还有大家非常熟悉的北京交通大学党委副书记、副校长孙守光教授,在今天这样一个场景见到孙校长就是不一样。还有北京市科委科技传播中心高畅主任、北京市海淀区科学技术协会常务副主席李云飞先生、北京天文馆朱进馆长。还有中信国安城市发展控股有限公司总经理、国科创富公司总经理杨小航先生,百万科普时报进社区、进校园的工作,其实都是我们的城市运营商中信国安在默默推进,有时候他们存在的好就是你不知道他存在。还有科米直播联合创始人兼CEO李伟新先生,以及科技日报社科普平台主任、科普时报社社长尹宏群先生、科普时报社总编辑尹传红先生。
主持人:我看享受科普的人都身材苗条,做科普的人身材容易走形,为什么?他是把快乐都留给了大家,不大好消化的东西自己都留下了。今天我这个环节比较简单,争取让大家在快乐当中享受,即使听不懂多听几次就懂了。
我的环节就到这里,下面先请北京交通大学党委副书记、副校长孙守光先生致欢迎欢迎辞,大家鼓掌。
孙守光:尊敬的潘建伟院士,卢征天教授,尊敬的白部长,各位领导、各位嘉宾,各位新闻界的朋友,老师们、同学们,大家下午好!
在这收获的时节,我们相聚在此,共同迎来了MSTA大家系列科技讲座第三期活动的举办,我谨代表北京交通大学对各位的到来表示热烈的欢迎。
孙守光:MSTA大家系列科技讲座是由科技部所属科普时报社、中国科普网等单位创立的品牌活动,宗旨是贯彻习近平总书记“科技创新、科学普及是实现创新发展的两翼,要把科学普及放在与科技创新同等重要位置”的指示精神,北京交通大学能够有机会承办如此高水准的科技讲座,我们深感容幸。我在此代表北京交通大学对各主办单位给予我们的信任和厚爱表示衷心的感谢。
孙守光:2016年8月16日,我国成功将世界首颗量子科学实验卫星墨子号发射升空。2017年9月29日,世界首条量子干线京沪干线与墨子号卫星进行天地链通,成功实现洲际量子保密通信,这些成就标志着我国在量子保密通信这一关乎国计民生和国防安全的关键领域走在了世界的最前沿,向着未来实现覆盖全球的量子保密通信网络迈出了坚实的一步。
孙守光:潘建伟院士和他的团队为上述杰出成就的取得作出了重大的贡献。“墨子号”作为我国在科技创新方面的标志性成就写入了十九大报告,相关成果获得国家自然科学一等奖,分别被科学和自然两大顶尖国际学术期刊评选为年度十大科技进展和年度十大科技亮点,五次入选欧洲物理学会评选的年度物理学重大进展,美国物理学会评选的年度物理学重大事件。七次入选我国两院院士评选的年度中国十大科技进展新闻,受到国内外学术界的高度肯定,不仅为我国科技界争得了巨大的国际声誉,在国际重大科技前沿占据一席之地,更激发我国科技工作者和年轻学子勇攀科技高峰、建设科技强国的坚定信心。
孙守光:中国在量子科技领域硕果累累,源于潘建伟院士卓越的学术洞察力和团队领导力,来自于潘建伟院士团队勇于开拓的进取精神和团结协作的创新氛围,来自于潘建伟院士团队的人才济济,卢征天教授就是这一团队成员的杰出代表。卢教授曾就读中科大少年班,并在国外多个著名大学和研究机构学习、工作,主要从事量子精密测量研究,在国际上首先提出了原子阱恒量探测方法,并证实了其可行性,2015年回国工作后为助力团队在量子科技领域取得新突破发挥了重要作用。
孙守光:我们可能因未与爱因斯坦同处一个时代,未能亲耳听到他的讲座而感到遗憾,量子隐形传态研究领域的研究成果与爱因斯坦相对论一道,已被国际顶尖学术刊物评选为百年物理学经典成果。潘建伟院士正是量子隐形传态研究国际上的代表性学者,作为科技工作者,今天我们有幸能够亲耳聆听到潘建伟院士和卢征天教授的讲座,实在是人生一大幸事,让我们以热烈的掌声对潘建伟院士和卢征天教授在百忙之中为我们奉献一场思想盛宴,对各主办单位为我们提供如此珍贵的机遇,表示最诚挚的感谢。
谢谢大家!
主持人:我们孙校长激情饱满、实实在在,让大家期待这场盛宴,下面中国科协的科学普及部白希部长还有话要说,我就不多说了,有请白部长。
白希:这会儿讲话是招人讨厌的,我知道,因为大家都憋着听教授们精彩的讲座,但是既然安排讲了,我就简单讲几句。
今天特别高兴,来参加科普时报社、中国科普网、科米直播一起举办的MSTA活动,我是第二次参加了,也特别感谢潘教授、卢教授百忙之中给我们做精彩的报告,也感谢北方交大给我们提供这么好的平台。
白希:上个月刚刚结束的中国第十次科学普及的调查,就是国家统计局主办的,为这个事情我们花了1200万,统计出来的结果刚刚出炉。中国公民(16岁到69岁)具备科学素质的数字是8.47%,这意味着什么呢?意味着我们一百个人里有8.47个人具备科学素质。可能有些同学一听就乐了。不会吧,现在大学教育已经普及到这个份上了,博士硕士很多,怎么还不到9个人呢?这个是一个问题,具备科学知识并不意味着具备科学素质,生活当中我们见过专家、教授得了病去烧香拜佛,博士、硕士搬家看风水,我们见了很多很多。现在的具备科学素质除了必要的科学知识以外,还需要有科学的精神、科学的方法来处理我们个人生活当中的事物和社会问题。这个我们就不多说了,现在大家可能要问,科学素质可以不可以衡量呢?回答是可以的。现在有非常科学的、非常标准的国际公认的标准模型,而且是可以比较的模型和方法,可以衡量一个国家公民的科学素质,我们就是干这个工作的。
白希:简单再说两句。2005年我们国家公众科学素质第一次调查的结果是1.6%;2010年我们奋战了5年,达到3.2%;到2015年经过10年的努力,达到6.2%;2018年我们刚刚测出数据是8.47%。应该说10几年、20年时间,我们自己跟自己纵向比发展还是很快的。党中央、国务院要求我们2020年必须达到10%。为什么必须到10%,10%什么概念?10%是世界公认的进入创新型国家的基本门槛。这个国务院有明确的要求,要达到10%。刚才说我们自己跟自己比进步还是很快的。我再跟大家说一下国际上的数字。2015年美国就已经是24%,到2020年我们即使达到了10%,这个数字也才相当于日本2003年的水平,相当于欧洲1999年的水平。所以我们这个数字跟国际先进水平比还是有很大的差距,现在国家要求我们到2035年再过15年要达到世界的一流水平,到2050年达到顶级水平,美国在增长,我估计2050年会到30%到40%,我们从8.47%要达到30%的水平这个压力是非常大的。
白希:下一个就是谁来干?就是潘院士、卢教授一起干这个事儿,这个事必须动员我们九千一百万科学家和科技工作者一起来干,才能让我们的国民素质提到这个程度,这就是我们现在最欠缺的工作,所以我们特别感谢著名的科学家在百忙之中也来做这项工作。
当然也感谢中信集团公司,为什么?我们国家的科技工作者在哪儿?大家以为在大学、研究所,不是,我们国家的科技工作者70%在公司,在企业,所以企业动员科技人员来做也是非常重要。我们知道文明素质里边最核心的就是科学素质,所以我们也希望,通过一系列这样的讲座,通过一系列这样的活动,能够充分地调动我们科技工作者,特别是著名科学家的积极性,能够带领其他科技工作者一起把我们国家公民科学素质这项大事业提高到一个新的高度。
最后,预祝这次讲座圆满成功。谢谢大家!
主持人:按照会议议程,我们是演员,导演在底下坐着呢,我们按照剧本演出。这个环节我还要介绍一下我们今天的两位主讲嘉宾。我们先介绍一下潘院士,你们知道潘院士有多大年纪吗?他是个70后。你知道他出生在哪儿吗?浙江东阳市,这些可能都是你们知道的。
主持人:潘院士创造了好几个奇迹:29岁,取得量子隐形传态的研究成果,这属于人类在物理学这个领域当中顶尖的成果,“百年物理学21篇经典论文”有其一。大家知道,物理学主要就是这一百多年才有一个大爆发的发展。以前也有,但是断断续续的。31岁就是中国科学技术大学教授。我们一般人31岁的时候把博士学位拿下来就不错了。41岁,成为中国当时最年轻的院士。45岁,获国家自然科学一等奖。就是我在人民大会堂为他鼓掌的那一回。
主持人:潘院士讲,我们每个人都有一个中国梦,都在自己的位置上为之努力,我选择的方式是研究量子物理。他给我们提供了一个思路,我们每个人做好自己的事情,实现的是个人的梦想,也是中国人的梦想。中国梦不是一个梦,是一个合成的大梦,是一个崛起的大梦,是一个复兴的大梦。这梦不是说梦中有黄金屋,还有颜如玉,不只是这些东西,你喜欢的你就可以去梦。
主持人:我们再介绍一下卢征天教授。有时候一般人能征服地就不容易,能够敢征服天,说明他家老人在卢征天教授一出生时候就考虑过“征天”这个问题了。他曾经是中科大少年班的“神童”。我们一般表扬人不能叫神童,因为容易伤仲永,但是卢教授一下子把“神童”做到底了。他先后在美国芝加哥大学、加州大学伯克利分校、科罗拉多大学等等世界的名校、名研究室都干过,最主要的,卢教授在国际上首先提出“原子阱痕量探测(ATTA)”方法,并从实验上证实了其可行性。科学里面有很多猜想,猜想没被证实之前都叫假说,只有被证实了才叫真的,我想潘院士的成果能够在世界上获得认同,其实和这种探测证实有关系。
下面请这两位大咖级的人物给我们呈上这样一场科普的盛宴。大家看京剧的知道,有龙套、主演,我、孙校长、白部长,我们三堂龙套结束了,下面主角登场。我们请潘建伟院士第一位出场,给我们讲“墨子号量子科学实验卫星与新量子革命”,大家鼓掌!
潘建伟:非常感谢MSTA论坛给我这个机会,来到北方交大给大家介绍一下我们做的工作。我今天演讲的题目是“从量子物理基础检验到量子信息技术”,我想给大家分享一下我们的故事,怎么从量子物理基础检验到量子技术的革命。
按照论坛的要求,先讲一讲“墨子号”卫星。我们的墨子号是2016年8月16号在九泉卫星发射中心发射的。到2017年5月,我们用了半年时间完成了事先预定的全部科学实验任务。
潘建伟:大家可能觉得比较奇怪,为什么叫“墨子号”,我们主要希望能够通过墨子号的发射,介绍我们中国古时候的科学家墨子,让国际社会能够了解到我们中国的古人在科学方面也做了比较好的工作。墨子号成果出来以后,一直在国际上得到比较好的反响。比如《科学》杂志也好,《自然》杂志也好,《科学美国人》也好,都给与了积极关注。同时我们这位中国古代的哲学家在国际上,至少在科学界,大家都慢慢地了解他了。我今年初正好到盐湖城参加一个会,一帮滑雪的人下来之后一看到我是中国人,他们说他们知道墨子号,我当时就觉得很高兴,在美国一个小城开会,遇到的老外他们也知道我们的墨子。
潘建伟:为什么取名叫墨子号呢?大家都知道,墨子是位哲学家。因为各种各样的原因,在我们中国的社会影响当中没有孔子、老子那么有名。但是他在中国历史上,我觉得应该称之为“科圣”,为什么这么说?过去中国科大有位老校长严济慈先生,他是搞科学史的,科学史通常跟科普有关系,他跟李约瑟合作,通过对墨经的研究,他发现墨子在他那个年代已经提出很多概念了,其中一个概念就是他提出了小孔成像实验。比如在一个房间里面把门关上,挖一个洞,外面有阳光照过来,发现里面的像是倒过来的。通过这个实验他证明光是沿着直线传播的。这是有史记载的第一个证明光沿着直线传播的实验。尽管看起来很简单,但他是在2400年前做的实验,很不容易。这个试验本质上是我们做量子通信实验的基础,光是沿直线传播的。
潘建伟:除此之外,又发现墨子在同时期跟古希腊哲学家差不多同时提出了原子概念的雏形。他的书里面有这么一句,“端,体之无序而最前者也”,他觉得这个尺子分一段再分一段,到最后有一个最前着就是端了。有一个最小的颗粒,这是他提出的原子概念雏形。更有意思的,他在当时也提出了牛顿惯性定律的雏形。其实惯性定律先是伽利略提出的,然后牛顿在此基础上作的总结。他告诉我们,如果匀速运动的物体没有受到力的作用的话,会一直匀速运动下去。但是2400年前跟墨子同时代的科学家亚里士多德说了很多很好的概念,但是有两个概念不对,一个是重的物体比轻的物体掉得快,这被伽利略证明是有问题的。斜塔实验证明,轻和重的物体掉下来速度是一样的。另外一个,他说如果一个物体没有受到力的作用他就会停下来,但是墨子说不是这样的,“止,以久也,无久之不止”,一个东西停下来是因为有力的作用,如果没有力的作用,这个物体会一直动下去,这就是他的基本概念。
潘建伟:这些想法我觉得非常好。我们有这么一个伟大的科学家,当时我们跟大家讨论完之后,就把这个量子卫星取名为墨子号。大家都知道,我们改革开放开始,中国慢慢开始在科学方面取得成绩。当时量子卫星发射之后《华尔街日报》专门写了专题文章,认为沉默了一千年之后,中国现在又开始走向创新国度了。具体代表性成果就是中国发射了世界上首颗量子卫星墨子号。
潘建伟:回到主题,其实我们人类历史上有两次科学革命。严格意义上讲,早一点的《几何原本》还不能算是科学革命。第一次科学革命是来自于牛顿为代表的经典力学。牛顿在总结伽利略和前人的光测现象之后,在1687年出了一本书。他在书里面就讲,从下面开始,我要来构建自然哲学的数学原理,构建我们宇宙体系的基本理论框架。在这里面他告诉我们,一些力学现象都可以统一为简单的公式,F=ma。两个物体之间有力叫万有引力。万有引力公式为,即万有引力等于引力常量乘以两物体质量的乘积除以它们距离的平方。其中G代表引力常量。有了万有引力公式之后,所有物体的运动都是可以精确计算的。这是当时牛顿的重要贡献。
潘建伟:随后在法拉第等人的实验基础上,麦克斯维尔又发表了电池场的动力学理论。他在这里边告诉我们,所有的光电池的现象都可以统一为一个方程组。这些方程组告诉你们,光、电、磁都可以由同一个方程来描述。
由于这些思想上的变化,很快带来生产力的巨大进步。第一次科学革命后面马上发生两次产业变革。第一次产业变革,英国抓住机会成为头号强国。第二次产业变革,其他国家也抓住机会发展起来。尤其美国,在20世纪已经变成世界头号强国了。大家可以看到,科学革命后面常常会跟随着产业变革和生产力的巨大的进步。当时其实在18世纪末19世纪初,好多科学家都是非常满意的,觉得科学的大厦已经基本上盖好了,除了一两朵乌云。但是,如果再深入思考一下,如果不认可他的经典物理学的话,你就很难相信这个理论已经完善了。
潘建伟:为什么?这个理论有一个基本的困境。他告诉我们,一旦确定了所有物体的初始状态,所有物体未来的运动状态都是由万有引力和牛顿的F=ma这个方程决定的话,后面的所有的状态都是可以确定的。比如月亮什么时候到什么地方。如果今天的小颗粒服从这种规律的话,我们什么时候组织人,什么时候人到这儿开会,最后的结果都已经定好了,谁当校长、部长、教授,谁干什么都已经确定好了,所以跟个人做什么努力是没有帮助的。有一个很高级的上帝,他算得快,他知道我们的命运,在我们刚开始的时候就像放电影一样。
潘建伟:但是非常有意思的,霍金给出一个比较有意思的论证,当然这个论证不能作为一种证明,只是一种信仰。他说即使是相信,一切都是上天注定的人,在过马路的时候也会左右看看,以防止自己被车撞死。所以这样大家其实觉得牛顿力学里面肯定有缺陷在,因为它就跟我们今天的计算机一样,什么东西都是确定的,里面装的是什么东西,你可以拷贝出来,可以复制出很多很多份。但是量子力学告诉我们不一样,在微观世界我们是不服从这么一种规律的,所以通过很多科学家的努力就建立了量子力学。
潘建伟:量子力学有一个基本的观点,什么叫量子,量子是什么意思?其实就是涉及到微观世界的很小的东西,都是属于量子力学要研究的范畴。大家说原子、分子、质子、中子、电子都是量子。这个子是最小颗粒的意思,它是构成物质最基本的单元,是能量最基本的携带者,基本的特征是不可分割,如果强行分割的话,可能他的物理性质、化学性质就发生了永久性的改变。
潘建伟:比如我有一杯水,把它分成二分之一杯,再分成四分之一,按照墨子说法分到最后,就有一个小颗粒,这个颗粒就是分子。最后这个颗粒不能分开,再分最后就变成一个氧原子两个氢原子,不再是水了。这是最基本的单元。铁也是一样,由铁原子构成。甚至我们经常遇到的光,在一个15W的电灯泡里面每秒钟发射出来的能量,其实到微观世界看的话,实际上它也是有很多小颗粒组成,我们把这种小颗粒叫做光子,这就是它的一个基本特征:不可分割。
潘建伟:除了不可分割之外还有一个特征叫量子叠加。在我们的世界里面,我背后画一只猫,这个猫可以有两个状态,活或者死,用开或者关代表0和1的话,这个猫的两个状态死和活也可以代表0和1,代表一个比特。但是到了量子世界,在一个微观世界里面,一个猫或者一个原子,他不仅可以处于活的状态,或者处于死的状态。他在某些特定的条件下,甚至会处于死和活状态的这么一种相当叠加,这个是跟我们每天生活的东西变得不一样了。具体来说,我们可以用光来实现这样一种东西,比如光也是水平偏正的话叫做零,竖直偏正叫做1的话,那么它沿着45度偏正就是0+1的状态了。他是一个波的叠加,他是水平波和竖直波的叠加。
潘建伟:大家听完之后可能印象不够深刻,我这里举个不太严格的例子,但是总体上讲包涵了量子叠加原理的基本精神。比如我去欧洲访问,我回到北京做报告,我坐飞机回来,我的飞机有两条航线,一条从法兰克福到新加坡到北京,一条从法兰克福到莫斯科到北京。我在飞机上睡着了,不知道哪条航线飞的,到北京正好卢征天教授跟我在机场见面。他说你是从哪条航线过来的?因为我睡着了,我没有看清我是从哪条路线过来的。到北京我醒来之后感到又冷又热,有一种冷热交加的感觉。我说难道这次我是从两边过来的吗?因为新加坡现在比较暖,莫斯科已经是零度了,甚至更低的温度,怎么回事儿呢?然后卢征天很生气,因为他是非常严肃的人,他说潘建伟你别给我开玩笑了。你下次坐飞机时候老实一点,别睡觉了,认真看一看,你是从哪边过来的。后来我又去法兰克福访问了一万次,我每次都睁大眼睛看。大致随机来看,五千次我看到了莫斯科的红场,五千次我看到了新加坡的狮子。到北京之后我看到新加坡的时候我浑身是暖洋洋的,看到莫斯科红场的时候到北京就感觉到浑身冷飕飕的,我觉得那就很放心了,我说以后我又可以睡觉了。
潘建伟:结果我又去出访了一万次,最后我到北京的时候,只要我睡着了,我发现到北京的时候我总是又冷又热的感觉。大家可能就不耐烦,说你这种说法不对,我也坐过很多飞机,我也都睡着了,到了北京从来没有你这种感觉。我说那是因为你睡着了,飞行员还是醒着的,飞行员睡着了,可能地面的雷达还在工作,飞行员可能睡着了,可能你旁边的人醒着。所以量子力学告诉我们,只要世界上有任何一台仪器或者人告诉你处于什么状态的时候,你就要么处于0要么处于1的状态。所以在我们日常生活中,这种现象基本上不会发生。但到了微观世界,比如空气当中有很多原子,一束光照过去,大多数跟这个原子没有相互作用,他没有去控制、观测这个原子处于什么位置,微观世界在好多时候,在宇宙当中没有任何一台机器能告诉你这个原子处于什么地方,他就经常处于又冷又热叠加的状态。
潘建伟:不管怎么说,后来很多科学家做了更有趣的实验。他们说一个原子处于一个状态,我们红血球细胞行不行,红血球里面有很多的原子,但是在暗室里面做这个实践,也可以看到又冷又热的叠加。其实这不是一个宏观世界和微观世界的边界,只要你达到那个条件,宇宙当中没有人知道潘建伟在哪儿,我可以在各个地方同时都存在。这样一来量子力学会告诉我们,量子客体的状态不管你看一下对飞机的作用多么微小,只要你一旦知道这个飞机的途径在哪儿了,它的状态本来就由0和1交叠的状态,就变成0或者1了。这告诉你,观测者的行为是影响体系的变化的,就是说虽然物质是独立于人存在的,但是我们的意识对物质可以有反作用。从哲学上这么来说的话就是这样。正因为有这样一种革命性的概念,其实很快带来了第三次产业变革,这是以信息技术为代表的产业变革。
潘建伟:首先,在量子力学的应用过程当中,不经意地催生了现代信息科技的诞生,比如制造原子弹你算不动了,大家说搞一个计算机来算一算,结果计算机就诞生了。比如说要把数据传到全世界各地,用邮包来寄不太方便,那么用电话线、网络来弄一弄,这就催生了万维网。然后又构建出非常精密的原子钟,精密的测量,我们后来就有了GPS导航,所以我们的导航感知、我们的网络、我们的计算都是跟量子科技紧密联系在一起的。但是量子科学不仅是他推动了现代信息技术的诞生,其实他本身也为他奠定了物质基础,比如晶体管也好,锯齿组效应也好,你们现在很多屏幕的技术,或者超导,或者核磁共振,我们很多很多东西,都是建立在量子力学的基础之上的。所以量子科技的革命,直接催生了现代信息技术的诞生。
潘建伟:在这个过程当中,原来的强国,他们当然很快抓住机遇。日本也在这个过程当中抓住机遇。第三次产业变革当中,有这么多发达国家,他们抓住机会成为各种各样的强国。
潘建伟:现代的信息技术发展进一步面临着什么样的问题呢?第一个就是信息安全的问题。我们知道,比如有人给你打电话,他可以用讯飞语音冒充你父亲、母亲、女朋友、先生,你一听真的以为是你的亲友打来的电话,就相信了。你就会上当把钱打过去了。但是,如果你跟你先生之间互相有个密码,先对一下口令,哪怕声音很相近,你也不会被别人给骗了。所以用加密的身份证进行身份认证,可以不被别人骗。那么别人能不能来偷听你们俩到底在说什么?所以你需要加密,让别人听到的只是噪声。到最后别人就会很恼火,我也不能窃听你的身份,也不知道你讲什么,我可不可以把你的内容改得一塌糊涂?你本来送的是0101001,我给你改成0100000,你自己都读不出来了。但是如果利用一种消息认证的方法,基于加密算法基础之上,就可以确保通话内容不被篡改,基于这种算法,我们提供信息安全的支撑。
潘建伟:其实,这样的身份认证的方法中国古时候就有了。我们春秋时代就用虎符。比如一个信使来说,国王命令你赶紧攻打秦国,将军可能会说,你拿虎符给我看看。虎符一对就说明真的是国王的信使了,再去打。
潘建伟:古希腊的时候,斯巴达人用密码。把命令写到加密棒上,把命令发走之后只有拥有同样的指挥棒的人才可以读出来,否则读出来就是乱码。在公元前一世纪,罗马帝国的凯撒大帝发明了另外一种叫字符移动的方法,假定我有26个字符,把ABC变成DEF,改完之后别人读不出来了。这种密码怎么破译?过了几百年之后,有一位阿拉伯的数学家,他说其实英语里面ABCD用的频率是固定的,A的频率大概是8%左右,B的频率1.8%,不管你这个字符怎么变化,你变换之后只要定下来的话,我拿到这之后排一排,8%的就是A,1.8%的就是B,全部就破解掉了。
潘建伟:所以历史告诉我们,有矛必有盾,所以所有基于密码的进步都会被破密码的进步摧毁。所以到了二战,图灵把德军的密码破解了,现在我们每天都在广泛使用的公钥体系,2009年就被破解了。1024的大家建议都不要用了,最好用的是2048或者3072,但是密码用得越来越长,加密速度越来越慢,效率越来越差,这样一来大家不知道怎么办。所以1841年有位作家说,历史的经验告诉我们,依赖于计算机复杂度的经典加密算法原则上都会被破解的,因为人的才智可能就构造不出一种我们不能破戒的密码来,这是几千年来的难题,公元前就开始了,大家努力了几千年。我稍后会讲到,利用量子密码可以解决这么一个问题。
潘建伟:还有另外一个情况。因为现在我们是大数据、人工智能时代,我们计算能力需求非常强大,计算能力成为我们新的瓶颈。在1943年IBM主席就讲,全球可能只需要5台计算机就行了,因为当时的计算机大约有1吨重,每秒钟大概算几千次,耗电量大概八千瓦。到了2010年,我们每个人手机上计算能力有多大呢?大概是在万亿次左右,就相当于阿波罗登月时候所有的计算能力都加起来。本来说全球只需要5台,每秒钟只需要几千次就行了,结果每个人都需要万亿次的。所以我们的计算能力需求是无限的,但是我们计算能力的发展其实已经达到瓶颈了。因为摩尔定律大概会在十年左右终结,因为在10年左右就达到原子尺寸,到了原子尺寸之后电子不可能老是去看它。它这个遂川效应就起到主导作用,有了遂川效应之后,0就不再是0,1就不再是1了,0+1、0-1这种状态就会出现了,原来的电路原理也不再工作了,而且超级计算机我们知道,它的能量消耗是非常巨大的,比如阿尔法狗下一盘围棋需要10吨煤发的电,而我们人下一盘旗只需要一杯牛奶就可以了。所以量子力学催生了现代信息技术,但他发现他催生出来的小孩遇到问题时候,他自己经过一百年的修炼,又能够为这些问题做好准备了。
准备是什么,刚才讲到,一只猫可以处在0或者1状态的叠加,就是死和活的状态的叠加,那么两只猫的话,爱因斯坦说能不能处于这样一种活活加上死死状态的叠加,如果允许这样的话,如果我去看一只猫,发现它是处于活的状态的话,另外那只猫不管他们相距多么遥远,也会瞬间地变成活的状态。这样,如果允许这两只猫纠缠在一起的话,他们在遥远的地点之间做实验,结果不都是一样的吗,有这样诡异的互动吗?物理学家对这个东西感到很不舒服,所以说,我们需要在物理上来检验它。
潘建伟:科学家非常忙,检验这种效应,结果就发现,把两个光子纠缠在一起,让这种状态产生之后分开,分到很远探测一下,看看到底有没有纠缠。从1982年开始,经过将近40年的检验,我们慢慢掌握一种能力,这种能力就是我们能够很方便地把一个光子一个光子拿出来,连一下产生纠缠分开,然后进行探测。所以我们从前只能对物理学规律被动观测,现在能主动调控它了,这样就导致新的量子信息技术的诞生。
潘建伟:这里面可以举一个类比。他这样一种进步,相当于我们从传统的遗传学到现在分子生物学的进步。什么意思?比如从前高中时我们学过遗传规律,我们知道种瓜得瓜种豆得豆,而且通过前一年百分之多少比例长高,百分之多少比例长矮,多少比例开红花,多少比例开白花,就可以预测下一年种的豆里面多少开红花,多少开白花,就可以来调控。但是你不知道某一个具体的东西,到底长得高还是矮。但是到了分子生物学水平之后,你就可以通过基因检测到,分子层面可以主动调控。这么一来对量子进行主动调控时候,其实一个新的学科就诞生了,我们把它叫做量子信息科学。
潘建伟:量子信息科学有什么用呢?第一,它可以提供原理上无条件安全的通讯方式;第二,他可以提供超快的计算能力,利用各种各样的量子叠加,对环境非常敏感,发展出各种各样精密的测量手段。这就是第二次量子革命。
潘建伟:具体来说,比如张三和李四,张三可以送给李四一些东西,李四测一下,如果中间有窃听者存在就会被发现呢?因为你看,水平的代表零,竖直代表1,45度就代表0+1,-45就代表0-1,那么0+1、0-1就相当于又冷又热的状态。如果中间被别人看过了,那么就变成了又冷又热的状态。如果只是冷的,只是热的,别人偷看过你就知道了,因为它跟原来的状态不一样了。他说我可不可以这样呢,我不看他,我分出一部分来,另外一部分让你过去,因为我携带信息是用单光子,你没有办法把单光子劈成两半,自己留下一半然后分一半过去,这是没有办法做到的,它的叠加性和不可分割性决定了存在窃听就必然被发现。这样一来,我把没被别人看见的形成密码,就可以实现加密内容不可破译的量子保密通信。比如被人看见怎么办?我是网络,这条路被别人堵住了,被别人窃听了,我可以通过别的方式传过去,所以量子网络的好处就是能够非常方便地形成密钥的分发。
潘建伟:还有另外一个更加有意思的叫量子隐形传态,这个就跟科幻故事差不多的,当然我这个是不太严格的比喻。如果我在法兰克福赶飞机赶不上了,未来有没有好的方法,法兰克福和北方交大有两团纠缠物质,我假设每个原子互相之间是独立的,然后我做一个波尔太测量,测量完之后我就可以得到一组数据送过来,送过来之后我就可以在这个地方可以把潘建伟重新构造出来。那边的潘建伟就完全消失了,没有了。我不是复制品,因为复制不了,因为一个粒子你都测量不准,不可能复制,但是我把它送过来是可以的。这叫做离物传输,送过来这边这个潘建伟和那边这个所有的状态都是完全一样的。
潘建伟:当然了,将来会不会有规律阻挡我们,我们不知道。但是量子力学告诉我们,如果多函数是对粒子的完备描述的话,我至少可以把量子态的多函数送过来。所以送人还不可能,送分子、送细胞也不可能,但是可以送几百个、几千个、几万个原子。用这个信息操作可以让量子态在上面跑来跑去,这本身从计算上来讲就是基本单元。利用这样一种叠加性我就可以构造量子计算机了。首先,我这些未知的传态在这个网络里面跑来跑去,跑到这儿处理一下,跑到哪儿处理一下,然后处理完之后最后再测一下,测出来结果就是我们这个最后的计算结果。所以从这种角度上讲,他是一种非常好的计算手段。
潘建伟:量子计算为什么能力会这么巨大?主要是量子计算能力随着可操纵的量子比特呈指数增长。因为一个比特只能0和1这两个状态,一个量子比特可以0和1两个同时都存在。如果说100比特的话,在经典世界里面只能是2的一百次方的状态里面的某一个,但到了量子世界就可以是2的100次方的所有的状态都同时存在,所以你在处理的时候,原理上讲就要快得多。这样用量子并行计算,我可以来构建量子计算机,比如用修尔算法,利用一个万亿次的经典计算机来分解一个300万的大数的话需要15万年,但是利用万亿次的量子计算机的话,滴答一秒钟就行了。这样的话我们传统的公钥体系的密码就会受到严重的威胁,当然这种手段也可以用于加速气象预报的速度、金融分析的速度和药物设计的速度。这个内容稍后精密测量的东西,卢征天教授是专家会具体讲到,我就不讲了。
潘建伟:量子科学的意义很早就建立起来了,2005年Glauber建立了量子光学的理论,使他能够用到安全的量子通讯和量子计算的领域,以及用他微弱的信号来进行高精度的测量。他在2005年得到了诺贝尔物理学奖。2013年和2018年又有理论物理学家得到沃尔夫物理学奖,其中2018年的成果很大程度上是我们推动了他们的工作得到肯定,专门讲密钥的分发系统已经可商用化,在光纤中的传输距离达到数百公里,而且利用量子卫星的平台达到了千公里量级。随后我们一些理论的先驱在量子物理学的贡献,以及量子通讯加密、计算,推进了量子计算的发展,分别获得了2010年和2012年的沃尔夫物理学奖和诺贝尔物理学奖,所以它的科学意义很好地建立起来。
潘建伟:所以说,我们要去做些什么事情呢?我们其实在中国是最早把量子通信的安全距离和几个安全性漏洞很好地解决掉的几个团队之一。所以在2007年,我们把光纤理论从前只能做几米,或者几公里,一下子拓展到一百公里,随后拓展到两百公里,到我们最近光纤里面我们拓展到了四百公里。后面比如说有些内容已经投入了永久的运行,比如在北京相关的系统。大家说能不能做得远一点,做得远一点行不行?但这里有个问题,就是在光纤里面点对点,目前最远的距离400公里,这是由我们国家的团队保持的,但是光纤里面信号越送越微弱,这跟传统的光通讯不一样,传统的光通讯信号可以放大放大放大,这样的话信号快没了放大一下再继续往前送,但是这个信号不行,因为你不能测量、不能放大、不能复制,送到几百公里之后信号基本上就不行了。
潘建伟:我这里举个例子。1200公里的距离直接送信号过去的话,即使每秒钟能够发射100亿个信号,到达一千两百公里之后,数百万光年只能送一个量子比特,所以这样的话我们就没办法。我们说能不能找个好一点的方法?所以我们建了一个京沪的量子保密干线,比如从北京传到济南,再传到合肥,再传到上海,一般每一百公里左右有一个中基站。比如说这是中国工商银行,每一百公里都有个分行,把这个信号一站一站地传过去,保证那个房间安全就可以了,不用担心中间有人截获,这是京沪干线的内容。这是初步的应用,这个东西已经在京沪干线有很好的应用了,应用在工商银行北京上海数据的流水和交通银行的应用。
潘建伟:但是我怎么搞一个好的解决方案呢?我们就是沿着两条路线走,第一个就是量子踪迹,利用量子传态的概念,我这个光快没有了,快跑不动了,就用接力赛,把这个态传到下面的粒子上面去,下面这个粒子还没有损耗掉,他可以继续往前跑。所以我们用量子纠缠交换和纠缠纯化、量子存储来解决这个问题。所以从1998年开始一直到2016年,我们经过18年的努力,我们基本上能够满足500公里的量子通讯的需求。但是问题是,这个基础真正要实用化的话,至少需要10年时间,因为在我们实验室需要一房间那么大的相关的设备,如果说每搞30公里需要花掉几千万,搞几千公里的话是难以承受的。
潘建伟:所以我们在2002年的时候想想说有没有别的方案,用空间的。因为空间的大气的厚度,垂直大气、水平大气是5到10公里左右,光经过5到10公里的水平大气的话,损耗大概只有20%,在外太空因为都是真空就没有光子数的衰减,这样的话能不能用卫星做呢?所以我们从2002年开始考虑这个问题,2003年开始申请钱,申请了一百多万块钱。我们2004年在合肥做了实验,证明光在穿破大气层的等效厚度之后是可以的,这是我们的第一步。有了这个之后,我们能不能再继续往前走一步呢?所以2011年、2012年我们在青海湖做了几个百公里实验,这几个实验我们发展出非常精制的技术证明,哪怕链路损耗很大,卫星在动,大气在动,卫星抖动和卫星飞行的情况下,也是可以进行量子实验的。
潘建伟:有了地际实验之后我们发展了几个技术:第一,高精度的捕获、指向跟踪。这个精度达到什么程度?就相当于飞机在一万米的高空飞,地面上有个储蓄罐,飞机上要不停地往地面仍硬币,这个硬币正好仍进储蓄罐,所以这是很高的捕获、指向跟踪的技术,而且我们在飞的过程中都要仍到同一个储蓄罐里去。另外一个,我们有非常高的能量的分辨率,就是这个时候如果有人在月亮上划亮一根火柴,我们用仪器往那个方向看的时候就能看到,所以能量分辨率需要很高。有了这些技术之后,我们就研制成量子科学实验卫星。
潘建伟:我刚才讲到了,我们是2011年底立项,通过将近5年多的时间把量子卫星研制出来了。几个任务比较简单,第一个,实现星地量子密钥分发,第一个实验分发率比较高,每秒钟只能传输一千个密钥,跟同距离光纤比提高20个数量,经过一年多努力,到现在每秒钟可以送四十万个密钥了。这样已经完全可以满足密钥的高等级应用,将来使馆、南海诸岛,海外的舰艇,还有大数据中心,这个码率已经完全够用了。随后,我们也来检验一下基于量子纠缠分发的实验,还做了一个量子隐形传态的实验,去年我们又跟维也纳奥地利科学合作实现了7600公里的可信踪迹的量子密钥分发,目前我们也通过科技国际合作构建全球量子网络的可行性的相关研究。
潘建伟:最近我们有一个比较好的结果。前面所有的结果你都有一个可信踪迹,你要相信卫星,如果卫星把密钥告诉别人的话,那就不工作了。最近我们利用纠缠对的分布,地面上两个地点是1120公里分发,分发完之后地面上这两个地方如果能够各收到一个纠缠光子的话,然后又能够看到爱因斯坦所说的这样一种结果的话,我们照样可以成码。当然目前我们的成码率还比较低,每秒钟大概只能成0.4个码。随着技术的改进,我们在不久的将来,可能在每轨实现一万个密钥的成码率,这个地方本质上完全不需要任何可信踪迹。这个要在地面上达到的话,我相信至少需要10年以上的时间。
潘建伟:当然墨子号有很多弱点,晚上是可以工作的,白天不行,因为有强光。所以为了让这个东西比较有效,没有办法直接覆盖整个地球。为了解决这个问题,我们需要保证白天黑夜都能工作,而且要构成一个星群,然后在星群帮助之下实现高效率的全球化的量子密钥分发。在2016年的时候我们又做了相关地面的实验,这里面相关地面的实验已经证明,我们可以突破限制,可以来发射低轨卫星的星群。所以这个东西虽然有用,但是在研究方面也很有意思。目前按照一位学者提出来的方案,我们正在用我们墨子号的实验卫星,来研究引力会不会导致量子纠缠的关联。这个理论曲线和理论表明,如果说有引力导致的退相干的话,就是有虚点的曲线,如果引力不会导致退相干的话,就是实线,现在我们希望对这个理论方案做相关的研究。
潘建伟:这个研究除了我们国家比较重视之外,英国、欧盟也正式启动了,美国也启动了他们的国家量子行动法案。2019年到2022年预算12.5亿美元,主要用于超精密的量子传感,防黑客的量子通讯,以及量子计算。刚才有位领导讲到,已经建议要在初高中阶段也讲一点量子力学。不然的话,我们到大学里面才学过量子力学,很多人的思想观念都不一样。因此,他才提出来,要在初高中就开始教量子力学。
潘建伟:最后做一个总结,我们希望通过10到15年努力,构建天地一体的量子保密通信网络。除此之外,利用这个东西,如果能够利用我们刚才说到的广域的量子隐形传态,把全球范围的望远镜接收到的光子,都能够放到同一个接收站,在原理上允许我们构建一个等效口径和地球截面差不多的望远镜,这么大的望远镜的分辨率就会非常好。同时,利用这样一种光频率的传输,我们可以构建基于光频率传输的高精度广域视频传递网络,它比卫星的稳定度大概提高4个数量级左右。其实在我们的计划里面,我们会发射一颗高轨量子通讯卫星,我们也准备在高轨卫星里面携带一个光钟,这个光钟在外层空间它的重力的噪声和磁场的噪声会比较低。根据目前的估计,稳定度大概可以达到10的负21次方,如果能达到这个精度,我今天上午参加的一个论坛提到,在远距离时间对的帮助之下,提供一种新的探测引力波的手段,同时这个轨道是可以变轨的,先从千公里左右然后到一万公里,然后到3.6万公里,这样的话可以比较系统地探测不同轨道高度下的引力红移的效应。所以从这种角度上讲,我觉得它不仅有实用价值,也有基础研究的价值,量子计算方面我们国内也有相关的计划,在量子精密测量方面也有相关的计划。
潘建伟:我觉得这个方向我们国家布局比较早。在第一次量子革命时候我们是学习者、跟踪者、模仿者,如果在新的学科里面,布局如果比较早、起步比较早的话,我觉得会给了我们一个从从前的跟随者、模仿者,转变为引领者的机会。我就讲这么多。谢谢!
主持人:大家刚才听了潘院士的讲解,我相信我们都在懂和非懂之间,懂,因为我们知道,《封神演义》、《西游记》里面很多事情是真的,你想孙悟空的跟头怎么那么快呢?肯定是位移,肯定是粒子传输,不然不能那么快。如来佛怎么指挥世界呢?估计也是这个,所以古人可能已经参悟到这个事情了,只不过我们后来人笨,所以千年等一回,等来了潘院士他们团队,中国又从科技的沉积者可能变成未来的领导者。
下面有几个时间段可以给大家互动,哪位跟潘院士先做一个互动?
提问:潘院士您好,我刚刚听您讲之后,我想到量子可能应用的场景。目前的区块链领域比较火爆,区块链共识是供应链比较好,但是信息数据传输比较低下,量子力学是不是能优化一下这个效率?
潘建伟:很抱歉,后面应用我是不怎么关心的,所以区块链这个东西我尽管听了很多次,我也没搞懂过什么叫区块链,我没有办法回答你。我只管安全地把密钥分发出去,而且我说了做到什么程度,在光纤里面点对点可以做到四百公里,在天上我可以做到一千公里,再过五年之后我们做到一万公里也是有可能的,但是具体怎么用我就不懂了。
提问:尊敬的潘院士,这么多年非常佩服您在量子和量子通讯领域作出的卓越工作,非常感谢您今天给了我们非常精彩的视听盛筵,给我们无限的想像空间,我问一个基础的问题,您是怎么看量子纠缠对传统的物理世界、物理理论的挑战?
潘建伟:我刚才说了,这个东西确实很奇怪,但是在量子力学,你如果首先认可量子力学的正确性之后,他有一个很直接的推论。但是推论你不去想它也没什么关系,因为量子力学氢原子的能谱,铁石超导的机制,各种各样的东西都算得非常好,所以你相信这个理论是比较正确的。但确实把两个粒子分开很远很远之后,还可以看到这个东西确实有关联在,所以你会觉得比较奇怪。其实我当年为什么搞量子?就是因为我在本科时候就搞不清楚了,所以我本科论文就是做这个的,1992年、1991年就做这个东西,做了还是不清楚,我就做点实验吧,到现在为止我觉得我对它的认识跟20几年之前没什么进步,我还是只能认为这样,但是我现在能够调控、操纵更好了,但是却觉得更加奇怪了。
潘建伟:别人总是问我为什么会有量子纠缠,我说量子力学告诉我们就是有的,你问我背后的原因我确实不知道。所以前阵子有一次跟杨振宁先生在一起,他有一个观点给我印象很深刻。他说上帝是非常好的,可以让我们了解很多东西。因为上帝比我们高明,我们不可能理解上天的所有的东西。这么一来,他的观点是比较悲观一点的,但是哲学化一点,他们说我们是永远不可能理解量子纠缠的,这是他的观点。但是我是想,可能现在去理解太早了,也许几百年之后,几百年之后,我们对时空概念有新的理解的话,也许才能理解。所以有两种观点。一种认为是挑战,因为你可能搞不清楚。一种觉得没什么挑战,因为我可能永远都不能理解了。
主持人:潘院士讲到非常重要的观点,你信就有了,不信就没有。
潘建伟:没有这个,不管你信不信,我们在实验上做出来就有。
主持人:第二个层面,现在证明它有,但是为什么有不知道。我还有一个问题想跟潘院士问一下,比如说量子通讯、量子研究,特别是量子通讯密钥分发之后,世界上有一种观点,认为中国一旦掌握了这个技术,会不会在这方面形成霸权,过去人家都能监听到,能够知道你说什么、干什么,现在都不知道了,是不是出现量子霸权的问题?
潘建伟:量子霸权不是指这个意思,量子霸权是讲,目前量子计算机造出来的话,它的计算能力特别强大,所以谁先拥有那个东西,谁就可以先往前跑了,可能可以发明很多新的材料,比如刚才讲气象预报、制药分析,从这种角度是比较摧毁性的。量子通信是防御性技术,不像量子计算是摧毁性的技术,我觉得防御性技术得先防好,摧毁性的技术才跟霸权相关。
主持人:摧毁性技术是不是意味着未来的世界实际上改变了,或者提速了,或者整个物质世界人可以在某种程度上重构物质世界的某些东西?
潘建伟:还没有那么快地往那个方向想,只是说它对某些特殊的问题,本来的计算机怎么算都算不动了,可能用这种量子计算机,或者我觉得通用的量子计算机造出来某个东西,也许是需要30年,或者更长的时间,但是有些特殊的量子计算机,他只需要一两秒钟。比如来研究一下凝聚态里某些现象,而用目前的计算机计算几百年、几万年、几亿年也算不动的,但可能在那台量子计算机很快就可以算出来。
提问:潘教授您好,我注意到去年10月18号我们本来是要发射卫星的,由于种种原因卫星没有上到轨道上。这颗卫星上面也有量子通讯的平台,这是一个近轨道星。想跟您了解一下,对于这颗卫星我们接下来要开展哪些方向实验或者会有怎样的应用?
潘建伟:去年那次发射因为各种原因卫星没有进入轨道。我们是在上面有一个载荷,因为要发射高轨卫星,我们想在高轨上作一个测试。这次任务失败让我们少了一次到高轨上检验未来的卫星可靠性的一种机会,所以还是非常可惜。但是我们经过各种地面的参数和其他的一些卫星的参数结合的话,也可以得到一些非常有益的信息。下一次就不会拿实验装置去搭载了,我们会直接专门发一个高轨卫星,就是我刚才讲到的卫星,直接瞄准一个特定的科学任务。那个卫星我们只是拿一个测试载荷,看到高空之后有没有其他新的情况。
主持人:因为时间的关系,咱们请潘院士休息一会儿,一会儿有问题继续交流。本来在潘院士讲解之前想放一个通俗的短片,后来临时改变主意,请大家先听高维的再听通俗的,我们现在先听一个量子的短片再听嘉宾演讲,大家请观看大屏幕。
(播放短片)
主持人:新量子革命已经是扑面而来,这个短片还有刚才潘院士给我们通俗的演讲,大家能够慢慢地体会。钱钟书先生曾经说过,你只要觉得鸡蛋好吃就不要问母鸡是谁了。我们在理解量子通信、量子纠缠、量子科学,可能大多数只能做一个吃鸡蛋的人,而没法做一个下鸡蛋的人。还好,今天我说不清楚的事情还有一位科学家能够说得清楚,他就是卢征天教授。我们下面请卢征天教授给我们继续演讲。
卢征天:刚才潘建伟老师做的报告好不好?
大家:好。
卢征天:我在科大能够经常听潘老师讲课。有人问听了那么遍怎么还是那么欣赏,我说好的报告就像莫札特音乐一样,你不会说你听过了就不想再听,因为每一次听的都是新的。
卢征天:今天非常高兴来到交大这么非常美丽的校园。我上午就到了,然后就在校园散步,看到了茅以升先生的塑像。一打听原来茅以升先生是老校长。刚才房老师说了,我是杭州人,从小就到钱塘江大桥,每年都要去,所以从小就知道茅以升先生设计的钱塘江大桥,今天能看到我仰慕的科学家塑像非常感动。
卢征天:也非常巧,今年8月份我在美国卡内基·梅隆大学也看到茅以升先生的塑像,同学们可知道,在卡内基·梅隆大学校园里面,还是非常中央的地方有茅以升先生的塑像,但是两座塑像反映的年代不一样,这边是一位老年的茅以升先生,反映他校长、教育家的风范,那边是一个年轻的、干劲十足的工程师的形象,就是卡内基·梅隆大学为他们出了这么一位出色的博士生而自豪,给他立的塑像。
今天回到这儿,我非常容幸能够协助潘建伟老师在这儿一起开展科普活动,也感谢科普时报给我这个机会。
卢征天:我是数原子的,所以说我邀请大家跟我一起数原子。这是我的道具,大家看这个瓶子里面有多少原子?大家一看这是空瓶子,但是即使是空瓶子里面也有空气,你要数一下空气里面原子大概是8乘以10的22次方的原子,这里边百万分之一是氪这种气体,氪里面又有一种极其稀少的同位素叫氪81,这个瓶子里面大概有4万个氪81原子。
卢征天:氪在元素周期表的最右面,英文叫Kr,中文是氪,它是惰性气体,不发生化学反应,这在我们工作中非常重要。刚才说同位素,可能老师同学忘了同位素跟元素之间有什么区别,元素是由原子的外面的电子壳层决定的。比如说氪这个元素,他外面是36个电子,然后它把整个壳层填满,所以它非常满意,不愿意参加化学反应,是惰性气体。同样一个元素,36个质子,36个电子,他可以有不同的重量,这是因为核里面除了质子之外还有一个跟质子质量相当的粒子叫中子。同样是氪原子,它的核里面可以有不同数量的中子,比如说氪83这个原子有47个中子,47+36我们叫做氪83同位素。那边氪81只有45个中子,少了两个中子,还是氪,但是少了两个中子之后有了很大的区别,不光是重量少了两个单位,整个核就变得非常不稳定。不同同位素之间具有非常大的区别,氪83这个原子在地球形成时候就已经产生的,这么多年一直在地球里面到处游荡,今天不小心正好落到这个瓶子里面。这里面的氪81原子不是当时地球形成时候就有的,而是在过去几十万年里面核反应产生的。
卢征天:现在我把瓶盖拧紧,里面的空气和外面空气就完全隔离了,我们就可以看到氪81原子随着时间推移越来越少,这是因为核衰变的规律,它的半衰期是23万年,也就是每过23万年会少一半,今天是4万个原子,23万年以后就变2万,再过23万年就变一万,以此类推。这样一来,数原子就可以用来计时,就是你数了原子以后越来越少,你就知道这个瓶盖是多少年前拧紧的,这就是放射性同位素定年的原理,就这么简单。
卢征天:可能有些同学说,我数了原子,但是我哪知道你当时是多少,我得知道你当时是多少才行,你当时比如气体装得多一点,原子就会多一点,为了解决这个问题,我们总是算两个之间的比,就是会衰变的氪81原子的数目和不会衰变氪83原子的数目,算两个之间的比,这两个比值有一个专业术语,我们叫它氪81的同位素分度,所以我们永远测的是分度,测的是比,所以这样就把当时气体的量多还是量小的因素排除了,可以直接得到年龄。
卢征天:这个工作潘建伟老师刚才讲到了,是量子精密测量领域,我们量子里面经常说有量子信息,有量子计算,另外还用量子技术做精密测量,可以测量很多,比如基础的测量时间、测量长度、测量速度、测量加速度,这一下这个技术就有非常广泛的应用。在国防的安全,在国计民生上,都有广泛的应用。今天我只是讲几百个几千个氪体里面一个氪体,就是我们的单原子检测,光是这一个氪体也可以影响到地球科学、环境科学几个不同的领域,洋流、地下水、冰川,还有环境监测与核安全。
卢征天:这是我在中科大的同事,我们叫中科大激光痕量探测与精密测量实验室,同学们如果有兴趣的话可以在我们网页上看一下,我们的网址叫ATTA,后面就是科大,我们的工作得到了中科院、科技部和基金委的支持。
同位素定年非常有用,大家看地表水它的年龄尺度可以跨度相当大,也非常不同,比如说洋流,他的时间尺度可以从几年到几千年,冰川的话几年到几十万年,最近我们还看到百万年的冰川。地下水浅层的也就几年,深层的可以上百万年。需要研究这些水循环,你得知道它的时间信息,这是基本信息,需要同位素定年的手段。
卢征天:我们以地下水为例,解释一下定年的原理。氪81这个元素是宇宙射线在大气中产生的,一方面不断地在产生,另一方面因为它是在不断地衰变,两方面达到一个平衡。因为它是气体,所以说在大气中得到充分混合,所以大气中氪81的同位素分布是一个常数。这个我们在实验上也已经测了,我们北京的空气、合肥的空气、芝加哥的空气、青藏高原空气我们都测了,真正是一个常数,我们叫它I0。表面水跟空气不断交换,所以表面水里面的同位素分度等于大气值,但是一旦水流入地下,它就跟空气隔开了,就不再有新鲜的氪补充进来,就相当于我们把瓶盖给拧紧了,从那个时候起,氪81的同位素分布就会按照核衰变的规律逐年减少。现在我们在不同的点把地下水样取出来,测里面的同位素分度就可以定出这个地下水、这包水体的年龄。水本身没有年龄,但是我们说水体的年龄是什么意思呢?就是水体跟空气已经隔开多少年了。这些信息很有用,为什么呢?因为地下水这条线你要真正眼睛去看看不出来,非常慢,一年可能就有一米这样的速度,所以如果水文学家想了解地下水的运动情况,得用同位素定年这个方法来定。
卢征天:同位素定年这个方法已经用了很多年了,其中用得最成功的例子就是碳14定年。碳14定年原理非常类似,碳14也是宇宙射线在大气中产生的,碳本身不是气体,但是它氧化成二氧化碳这么一个稳定的气体,在大气中得到充分混合,这个工作是芝加哥大学的教授五几年的时候提出来的,他也因此获得了诺贝尔化学奖,应用非常成功。但是它有一个定年范围,只能在定年范围之内非常有效,超出定年范围之外灵敏度就下去了。为什么这样?从碳14的衰变曲线可以看出来,刚开始的时候,当时间比半衰期短很多的时候,这条线比较平,灵感度比较差。当灵敏度提高了,同时分度非常低,测量上带来很大的困难。所以说,这一部分也不能用,所以碳14定年很有效,它覆盖的范围大概从500年到四万年的范围。超出这个范围怎么办?地球上大气中另外还有三种放射性气体同位素,他分别是氪85、氩39,氪81。也是非常巧,这几个同位素它的半衰期落在不同的数量级,所以说它们的有效定年范围也就一个接着一个接着一个,连续地覆盖,从几年一直到大概130万年的范围。目前的探测定点已经完全被解决了,我们在做原子阱工作,就是为了解决氪、氩同位素的检测问题。
卢征天:他们的重要性早在20世纪60年代就已经认识到了,科学家就提出来氩39、氪81就是理想的测年同位素,但是当时不知道怎么测,只是个梦想。提出来之后,很多科学家想要解决这个问题。这个问题为什么这么难,难在他们的同位素分度极其低,比如氪85,它这个同位素分度在10的负11次方,氪81,10的负13次方,就是一公斤水里面大概只有一千个氪81原子,原子数目少,这个本身还不难,难的是哪儿?氪81原子混合在比他多12个数量级的其他氪原子里面,化学性质非常类似,这样就把这个检测变得非常难。
卢征天:我们用了一个新的物理方法。过去物理、化学家为地球科学、生物学贡献了许许多多新的检测方法,比如一百年前,也就是20世纪20年代,产生了质谱这个方法。一百年过去,现在质谱议已经是实验室里面一个通用工具了。我相信我们这个学校也有很多质谱议。70年代的时候出现了加速器质谱,加速器质谱是一个变革性的技术,彻底解决了C14定年这个问题。但是加速器质谱这个方法有一个要求,他要求这个原子形成负离子。因为正离子背景太高做不好,所以说C、P、CI这几个同位素是形成负离子的,所以就把这个问题解决了。但是氪和氩是惰性气体,不产生负离子,所以一直做不了。我们的原子阱方法从原理上已经解决了这个测试问题.通过今后一些年的努力,我们可以彻底解决C、P、CI同位素定年的技术,使得定年技术又出现飞跃式的发展。
卢征天:我们这个方法叫原子阱痕量分析方法。它用到的激光冷却、激光球径技术,这些物理方法是70年代、80年代在原子物理学界发展起来的。可能大家都听说过,有一位著名的华人物理学家叫朱棣文,他就是发展这些激光冷却技术里面的领军人物,他也因此获得了1997年的诺贝尔物理学奖。激光如果打在我手上会有一个力,但是我手感觉不到,因为这个力非常微弱,我手又很重。但是如果把这个光打在一个原子上,或者打在一个微小的颗粒上,即使微弱也可以推动它。
卢征天:光压这件事情,70年代Ashkin当时在实验室就已经考虑了,所以朱棣文去了这个实验室以后,就在Ashkin身边。Ashkin经常给他讲这件事,把朱棣文也引到关注激光冷却、激光球径的应用里来。所以从某种意义上说,Ashkin是朱棣文的老师,但是1997年诺贝尔奖,因为诺贝尔奖只能给三个人,Ashkin就没有得到,当时就觉得很遗憾。今年非常高兴,2018年终于把这个遗憾补上了,Ashkin获得了今年的诺贝尔物理学奖,他今年是96岁高龄。
卢征天:我来这儿论坛,组织者给我一个任务。说你不要都是讲科研,也给我们同学们讲讲科研的经验,传经送宝。我也没什么经验,但是我认识好多诺贝尔奖获得者,得到过他们的真传,所以我这里就把人家告诉我的如何获得诺贝尔奖的三个秘诀告诉大家。
卢征天:先生们告诉我,要想得诺贝尔奖有三个秘诀。第一,Do good work,他说的good work其实就是原创性的、杰出的工作。第二,Mind on yow business,你不能总是想哪年得奖,什么时候得奖,总是这样焦虑着。你就专心做好你喜欢作的科研工作,这样你得不到诺贝尔奖也获得了幸福的人生,所以这是一个正确的心态。第三,Live a long life,要向Ashkin教授学习,就是活到老干到老。我听广播上讲,记者采访Ashkin,90多岁的他讲了一会儿,他说“好了好了,我们不用再聊了,我还得回去写文章呢。”
卢征天:回到刚才考虑光压的问题上面来。激光照到原子上,原子好比是个大篮球,激光束好比好多乒乓球打在篮球上。同学们回去可以在操场上做这个实验。你让一个朋友把一个大篮球往你这边仍,你这边好多乒乓球对着篮球扔回去。我保证只要你扔得足够快,你就可以把这个篮球停在半空中。要多快呢?你看这个原子吸收光子的速率是10的7次方每秒,小小的光子可以把原子停下来。
卢征天:这个小球图像不是我发明的,是一百年前爱因斯坦提出来的。刚才潘建伟老师提到了新量子革命,爱因斯坦和普朗克一百年前引发了第一个量子革命。其中指的就是这个光量子概念。光是以量子的形式传播的,每个光子带一个动量,这个动量很好计算,是普朗克常数除以光的波长,有了这个公式以后我们就可以算。光照在原子上需要多长距离可以把这个原子停下来,答案差不多是是一米,所以我们这个实验装置大概是一米长。氪或者氩原子从这个管子里出来,注入真空枪里面,我们先用光从侧面打上去,给原子束做准值,让更多的原子冲向原子阱,那边那束光非常关键,它迎头打上去,把原子慢下来,这边六束光是对着的,可以把原子给抓住。阱里面的原子是发光的,看上去就像一个亮点,我们可以用CCD相机把它测到,这个方法非常灵敏,我们可以直接给单原子计数。
卢征天:这个方法还有一个优势,就是他的分辨率非常非常高。这里面跟原子能级的量子化有关系,原子它吸收光不是所有的光都能吸收,因为它的能级是量子化的,所以他只吸收某个特定的频率,而且不同的原子长得不一样,它吸收频率不一样,即使都是氪原子,不同的同位素吸收的光的频率也有差别。现代激光科技很发达,我们可以精确地控制激光的频率,我们调激光频率就像大家调电台一样,你可以听这个电台听那个电台,我们调到不同的激光频率,就可以抓不同的同位素原子,调到一个地方只抓氪81原子,调到另一个地方只抓氪83原子。这两个峰值高相差11个数量级,所以说如果把氪81峰画成几十公分的高度,按比例线性的话,83的峰会非常非常高,会远远超出月球。这么一个峰,两边的两翼下来通常方法里面会把旁边两个小峰完全盖住,但是在原子阱这个方法里面,没有出现这样的情况,旁边两个小峰可以看得清清楚楚,这就是这个方法的优势。
这是我们实验室的原子阱装置,这边是大概一米长真空装置,边上是激光系统,这是我们老师、同学们的工作场景。你去看的话,有好多好多光学原件,为的就是产生八束激光束,控制它的光的亮度、大小、偏正、频率,就这么简单。
卢征天:接下来介绍一下有了这个技术以后,如何给水、冰定年份。有几个步骤,第一个,把水、冰里面的气体提出来,里面有各种不同的成分,要提纯,这个用物理方法把氪、氩提出来。你把其他的气体化学反应掉,留下来的就是惰性气体,然后用色谱的方法可以把氪和氩分开,分开之后注入原子阱系统里面,就可以把氪81和氪85分度测出来,计算这个样品的年代。
卢征天:我们现在一方面在发展这个方法,另一方面也已经开始和地球科学家合作做地下水工作,做冰川的工作。比如说青藏高原、南极洲的冰我们都在定年。在对海洋的研究上刚刚起步,今天还和我国、欧洲、美国几方海洋学家邮件联系,我们成立一个虚拟机构,来看如何用定年方法做全球的洋流测绘工作。
卢征天:给大家举几个例子,澳大利亚有个地方叫荒漠,是旅游胜地,非常干燥、非常热,是非常奇特的一个地方。荒漠底下有一个很大的地下水库叫GAB,可能是地球上最大的一个地下水库,我们在那儿取样,这边是水文学家Andy带着我们取样。这是以色列,死海边上有一个磷矿,磷矿需要用水,所以科学家在这儿把地下水打上来。这是一个现代井,现代井是什么样子?就是一根钢管,打下去两千米,把地下水引上来,地下水引上来都是热的。
卢征天:这边是我国新疆伊犁地区。那里的地下水是用来做灌溉的,地下水用得非常多,非常广泛。这边是地质科学院的陈宗宇老师,这是我们的一个取水装置,我们可以直接取水回来。但是那个水非常重,所以我们喜欢在当地把气取出来,然后把气瓶拿回来,这样更加方便一些。有了地下水,得到年龄之后,水文学家可以利用它建一个地下水的模型。这个模型非常有用,有了这个模型就可以知道,这个地方饮用水可以用多少,用了这个量的话是不是你边用就不能再用了,还是你用的量必须减少。所以水资源管理里面需要这样的信息,需要这样的模型。这是我们中科院地学所的庞忠何老师,他们发表了文章,水文学家看到了百万年的水非常激动,就像一个很大的发现一样。其实大家也知道,老的水不是一个好的东西。如果这个水是年轻的,你尽管放心去用。如果是百万年前注下去的水,现在用的得很快的话,它是不会再生的,所以这个水又称为化石水。刚才见到科技日报的记者老师说,今天的科技日报给我们发了一条消息说,我国华北平原发现了化石水,新闻就是这个意思,我们测出来化的化石水年龄是百万年。
卢征天:有的地方看到的水是非常非常老,比如在甘肃北山。这儿是我国放射性核废料存储首选预选区,我们国家正在做这个评估,希望把这儿做一个存储地。存储核废料有一个非常重要的考虑,就是地下水如果运动的话,它会慢慢地把这个东西带到周边环境区。如果这个水是老的就好了,越老证明它运动越慢,所以我们跟北京地质研究院合作,一起做这件事。
卢征天:我们在国外也开展了广泛的合作。联合国国际原子能组织,有一个氪81项目,要给古水定年,找了6大洲,12个国家,其余的人都是水文学家,就我一个做物理的,这些国家都把水送到科大来让我们做定年,成功之后希望我们的技术在全球范围推广。
卢征天:洋流这方面我刚才已经讲过了。这是地下水,我们刚刚开始,也和中科院海洋所,还有海洋局海洋一所合作,已经开始采样,正在计划要去马里亚纳海沟把深海的坡面年龄测出来。南海的水、太平洋的水、大西洋的水都在往我们实验室送。我们还可以给冰川定年,这是之前做的一个工作,给南极洲冰川定年。大家可以看看冰川怎么取样,比地下水取样稍微复杂一点,怎么做呢?我们带一个大锅到南极洲,把冰挖了以后塞到锅里面,盖上锅盖密封,然后先把里面的空气抽掉,抽掉以后下面生火。冰化了之后里面的气体就跑出来了,这个气体就是我们的样品,我们测出来那是12万年的老冰。当时是2012年,我们需要冰的量比较大,所以冰川学家带一个非常大的锅到南极洲去。现在在科大有新的装置了,现在的锅就比较小,这位是我们实验室的一位博士后。这个锅真的是生火的,他背着这口锅走南闯北,上过青藏高原,去过巴黎,去过上海,冰烧化了把气体取回来。为什么去巴黎呢,因为俄罗斯科学家在南极洲钻到最深大概3500米距离的冰,需要我们来定年,这些冰都存放在欧洲,所以我们把这个锅带到欧洲去,把样取回来定年。
卢征天:同时我们还跟我国极地中心的科学家合作。我国也在南极洲设立考察站,希望钻取深处的冰心。现在已经打到了800米深。因为钻很深的冰心技术要求也挺高,我国科学家希望在今后的几年中,也能够达打到南极洲的底部三千米深处。这是我正在开展的工作,和史贵涛老师一起合作。
卢征天:同时我们还在青藏高原做冰的定年。青藏高原的冰川是什么时候开始发育的?这个是未知,冰心定年是非常重要的一个工具,需要同位素定年这个手段。这是青藏高原所田立德老师在那儿取样。这个工作非常辛苦,而且有点危险,前年湖南卫视有一个专题报道叫《平民英雄田立德》,就是介绍田老师在青藏高原取样。其实我们那有很多这样的英雄,他们要去冰川、深海、荒漠把这些样品取回来,所以我们压力很大。我们不能出错,希望发现一个好的结果。2004年在美国科学院报上有一篇评述文,说我们的工作使得放射性氪的定年终于起飞了。
卢征天:我们的设想是这样,我们要发展这个方法,让它成为国内、国际地球科学中不可缺少的工具,在这个基础上建立国际上首家放射性氪、氩定年检测中心,推动我国地球科学、环境科学发展,使得我国的科学家取得重大原创性研究成果,从而在国际合作中起主导作用。
我就讲到这儿,谢谢大家!
主持人:大家有没有一种体会,潘院士叫做浓缩的都是精华,卢教授叫做高个子都是高人。我想很多同学都会对卢教授讲的问题非常着迷。大家有什么问题咱们给两到三个互动机会。
提问:卢教授,咱们原子阱,打进原子的光子去哪儿了?
卢征天:我们的光是穿过原子阱而过,绝大部分的光是浪费掉了,只有非常小部分的光真正被原子吸收,但是没过一会儿又会把光子吐出来。刚才看到一幅图画,进来的光子是从一个方向来,但是吐出来的光子是四面八方乱飞的,所以说算一下动量转移的话,会有一个静的动量往这个方向的推力,光子本身没有消失掉。
提问:被数过的原子去哪儿了?
卢征天:还在真空枪里面。
提问:不会再被数一遍吗?
卢征天:您这个问题问得非常好,之前我们数原子的效率比较低,所以我们也不担心二次被数的机率。但是我们现在原子阱效率越来越高了,真的会有二次被数的机率,不能忽视。到目前为止,我们测的是两个同位素之间的比值,所以二次被数的机率也在比值里面,随着机率不断提高,我们肯定会碰到需要修正的这个问题。
提问:卢教授您好,我理解您用这种方法是用一个参照物的方式,有一个同位素,然后他们的比值来计算数量,他用来给地球物理定年,有没有其他的方面的应用,用这种方法可不可以在其他的领域去计算原子的数量?就是把它的应用进行推广?
卢征天:这个需要同学们、老师们帮助我想,我们数原子技术现在发展起来了,装置也出来了,如果同学们、老师们能想到,地球科学之外的应用,请告诉我,我愿意和大家合作。比如有位老师跟我说,你这个能不能给酒定年,因为酒里面有空气在里面,我说可以的,我们可以给酒定年。大家想法,肯定比我一个人想到的要多,各种不同行业的都行。我们其实定的是什么呢?就是这一包空气和外面隔绝了多少时间,这是我们的基础原理,如果有需求请跟我联系。
主持人:看来以前喝假酒没法定,现在年份基本上能测了。
提问:卢教授,我看到报纸上量子定年技术可以检验物质和反物质之间的对称性?
卢征天:这是一个非常基础的物理问题。首先我先声明一下,有些人觉得反物质是科幻,反物质不是科幻,反物质是实实在在的东西,反物质每天都有医学上的应用。我们医学里面可以用正电子和负电子之间演变以后产生的光子来成像,反物质每天都在医院里被使用,也非常容易制备,用加速器就可以制备出反物质出来。
卢征天:物质和反物质之间是不是一样的?听上去好像一样,但是我们从宇宙学的观点来说,肯定是有差别的,因为宇宙大爆炸的时候产生出物质,产生出反物质,如果他们两个完全是一样的话,宇宙冷下来以后他们就会被完全地合在一起湮灭掉了,我们这个宇宙只存下光子,没有物质也没有反物质了。但是我们知道没有出现这样的情况,我们剩下了,当然我们可以是物质,也可以是反物质,名称我们自己定,我们可以把自己叫物质。所以物质和反物质之间肯定有微小的区别,但是这个微小的区别是什么机制产生的,现在也是物理上的一个基础问题,现在没法解释为什么宇宙冷下来以后有这么多的物质留下来。我有一些同事就在检验物质和反物质之间的区别,他们测了,比如电子和负电子之间他们的质量是不是一样,测出来是一样的,电子和负电子之间他们的距离是不是数量上相等,也是相等,现在测出来氢原子和反氢原子是一样的,可以做光谱,测出来目前两个都是一样的,没有区别。
主持人:感谢卢教授,先请卢教授休息一会儿,卢教授也给我们带来一个短片,也非常精彩,下面请工作人员给我们播放一下。
(播放短片)
主持人:时间过得非常快,转眼快两个半小时了,好像我们才相遇,就要说再见。这样的科学盛宴我们也不是第一场,也不是最后一场,应该还会有一场接着一场。今天非常感谢潘院士和卢教授给我们带来的这样一场量子盛宴,不管我们听懂还是没听懂,这都是一个美好的开始。30年之后也许量子计算机对我们来讲就是寻常的东西了。但是有人能不能坚持到那个时候?刚才卢教授讲了,想获诺奖,活得长一点,你想享受量子的世界,活得再长一点。
主持人:我想任何好的讲座不仅仅是愉悦耳朵,更多的是启动心灵,开发你的智慧,我们科技日报社、科普时报社秉承的一个理念,就是让好东西大家都来分享,好的东西一定给你带来的是正能量,里面哪怕有一颗坏的原子,足够的光子、足够的能量也能够把你托起和阻止住,让你一个人变好,当你快乐的时候,你这个量子体就变得透明了。过去佛说,你心是明的,你的神就是亮的,量子也一样。
我想天下总是不断有从逗号到句号的过程。今天咱们是听了两位教授给我们做的这样的一场盛宴,也许未来在座的诸位同学,也包括我们老师,你们又站在这儿给我们再做这样的报告,从事科学这样的事业,其实我们进行的是接力赛,一代接着一代干。说着说着我们就说再见吧。
今天所有的节目只剩下跟嘉宾合影了,大家有序退场,回去吃晚饭,洗个澡,睡好觉。
MSTA大家系列科技讲座,大家下期再见。