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。
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
40英寸电视进入百元级 电视机为啥越来越便宜?******
前不久举办的卡塔尔世界杯赛事,使高清、大屏彩色电视机迎来一波消费热潮。不少人发现,曾是家庭“大件”的电视机,如今在性能、尺寸不断提升的同时,价格却一路走低,市场上出现了许多大品牌的百元级电视机。
电视机为啥越来越便宜?是供过于求还是成本降低?整个行业将向何处发展?
40英寸电视进入百元级
“世界杯是球迷四年一次的狂欢,观赛设备很重要,我在去年‘6·18’购物季就着手选购了。”资深球迷张昊前段时间在电商平台购置了一台游戏电视机,“平时可以用来打游戏、看视频,世界杯期间可以通过网络电视功能收看比赛。”
选购时张昊发现,现在电视机“真便宜”。“平时很少看电视,之前没有买过电视。小时候,电视机是家里的大件,印象中爸妈买的那台显像管电视花了至少3000元,如果买液晶电视还要更贵,动辄几万元。这次看了一圈才知道,原来电视机降价这么快,3000多元已经可以买到70英寸的高清液晶电视了。”
电视机越来越大、也越来越便宜,许多消费者有类似的感受。
“1500元左右就可以买到一台性能不错的55英寸液晶电视。如果是挂在墙上那种小的,几百元就可以买一台。”正在装修新居的北京市民李晓文说。
老年人对这一变化感受更深。沈阳居民孙奶奶今年75岁,她回忆,上世纪末买21英寸的显像管彩电花了近4000元,2009年换成42英寸的液晶电视用了6900元,2016年又买了同一品牌同一规格的彩电,价格已降至2000多元。“现在一台大电视才卖几百元,这在以前是不可想象的。”她说。
在京东平台上,记者看到海信55英寸4K高清电视机售价为1299元,长虹65英寸4K高清电视机为1699元;百元级的电视机也不缺大品牌,小米43英寸全面屏电视售价749元,创维40英寸高清电视699元。
数据显示,2015年至2021年,国内彩电市场上彩电产品的平均尺寸从44.5英寸增长到54.4英寸,单位面积售价却从75.58元/英寸下降至61.79元/英寸。绝大多数电视机品牌在不断降价。小米在2015年推出第一款55英寸液晶电视时,售价4999元,而目前同尺寸产品为1499元。
每年的“双11”“6·18”购物节,电视机往往会迎来一波降价潮。“我想给父母在客卧装个电视,去年‘双11’发现看中的品牌和尺寸降到了500元出头,比预想的还便宜。”北京市民崔女士说。卡塔尔世界杯开幕前,电视机销售走旺。苏宁易购相关负责人介绍,大屏电视产品普遍降价,“8K高清、85英寸以上的大屏电视以及激光电视、画框电视、旋转屏电视等电视机优惠多,成交量也明显提升。”
成本下降,需求减弱
电视机为何越来越便宜?
制造成本降低是主要原因。据介绍,面板是电视机的重要部件。随着技术进步,液晶屏生产成本持续降低。同时,由于液晶屏具有可切割优势,能适应电视屏幕、笔记本电脑屏幕、手机屏幕及各类智能家电显示屏等用途。广泛的应用场景吸引了大量资本涌入液晶屏生产研发生产领域,产能扩张带来规模效应“摊平”了单位成本。
奥维云网消费电子事业部研究总监刘飞介绍,电视机价格受上游面板成本变化的影响较大。近年来,上游面板特别是大尺寸面板产能增加,同期彩电行业需求收紧,导致面板供过于求、价格下降,推动下游电视机零售价格下行。2018年以来,国内市场电视平均售卖尺寸增长近10英寸,但均价一直维持在3000元左右。“特别是‘双11’期间,面板价格降至低点的同时,大尺寸面板供应加大,最终呈现中国市场电视尺寸越来越大、价格越来越低的局面。”
电视机市场需求乏力,是重要因素。
据介绍,电视机是国内家电行业少数处于负增长的品类之一,近年来一直处于低谷。2021年中国彩电行业市场零售量规模为3835万台,同比下降13.8%,在跌破4000万台大关的同时达到了12年来的最低点。中国彩电销售额则从2015年的1572亿元波动下降至2021年的1289亿元,国际市场也是如此。2022年全球电视出货量预计为2.02亿台,创下10年来的新低;其中2022年第三季度全球电视出货量为5139万台,同比减少2.1%,系2014年以来的季度出货最低纪录。
这背后,一方面是电视的信息载体功能和娱乐功能正被智能手机等替代。手机、电脑等小屏幕正取代电视机的大屏幕。不少年轻人家中,电视常年“吃灰”。调查数据显示,电视机在中国家庭的收视率逐年下滑,开机率则从2016年的约70%下降至2022年的约30%。
另一方面,是电视机市场已高度饱和。中国每百户家庭电视机保有率早已突破100台/百户,2021年为121.8台/百户。许多家庭拥有不止一台电视,对新购置电视机的需求不高。
面对需求乏力的存量市场,电视机企业“不敢涨价”“不能涨价”,往往靠低价竞争维持市场占有率。
彩电业面临“突围”
彩电行业会在用户流失、低价竞争和同类产品挤压中陷入长期萧条吗?不少业内人士仍对电视行业的“破局”和“突围”充满信心。
扭转用户流失的局面,是行业“破局”的首要课题。业内人士认为,电视厂商应从提升观众的观看体验上下功夫。
为啥不怎么看电视了?不少消费者对目前电视机普遍存在的冗长、重复且无法跳过的开机广告十分不满,认为其影响观看体验和开机率。2021年的一项调查显示,89.9%的消费者使用的智能电视有开机广告;55.58%的消费者认为“有无开关机广告”是购买智能电视最看重的因素之一,72.73%的消费者对开机广告“一秒都不能忍”,仅有20.2%的消费者能容忍30秒以下的开机广告。与此同时,广告收入仍是电视厂商“难以割舍”的利润项目。据估算,2020年中国互联网电视广告运营总收入达121亿元,放弃这部分“肥肉”意味着厂商需要寻找新的利润增长点。这提醒厂家,要重视消费者的不满,想办法解决。
行业“突围”,还需要摆脱低价竞争、壮大刚性消费群体。
除了行业内部的激烈竞争,电视机还面临着投影仪、个人电脑等替代性商品的竞争。一项关于卡塔尔世界杯观看设备的调查显示,除了回归电视大屏的球迷之外,有超40%的受访球迷选择电脑、手机和投影仪等设备观看世界杯。值得注意的是,在彩电销量不断下滑的同时,中国投影仪市场正在迅速发展。2021年,国内投影仪销量达470万台,几乎比2016年翻一番。
“以前没的选,只能硬着头皮看电视广告。现在投影仪也能实现电视的功能,还能播放幻灯片、放电影。只需电源、WiFi和一面白墙,就可以把大屏幕‘揣着走’。退一步说,我可以直接买屏幕,还不用看广告。同等预算下,为什么要买电视机?”上海市民周云平认为,如果想吸引消费者回归,新一代电视机必须能实现同类产品无法替代的功能。
如何将用户从小屏幕拉回到大屏幕前?中国家用电器商业协会秘书长张剑锋认为,全屋智能和智慧家庭将成为电视行业的发展方向。“如果电视生产企业能依靠工业互联网、提高互联互通的能力,就有可能通过新的场景、技术让用户重新回归。”张剑锋说。
此外,尽管彩电市场整体陷入“量价齐跌”窘境,但并非所有品类都在“低价化”轨道上。超大屏如上百英寸的电视,以及超高清晰度、全色激光等高端产品仍受追捧,价格大多上万元。
“20年前走亲访友时,如果谁家客厅里有一套‘家庭影院’、摆了一台‘背投电视’,主人家都很有面子。”李晓文认为,满足“把电影院带回家”的需求,高端电视机对中高收入消费者仍有不小吸引力。
业内人士指出,电视机产品呈现分化趋势,入门级产品价格不断走低,知名品牌高端电视价格则定价较高且较为坚挺。预计大屏化、娱乐化、超高清化和智能化等将成为中国电视消费的新趋势,随着中国高收入群体的扩大,高端电视的需求将得到支撑。已进入存量市场阶段的彩电市场将迎来超大屏时代,中国市场75寸以上电视占有率有望在未来3年超过50%。