如果说20世纪以信息时代载入史册,那么21世纪或许将以量子时代而著称。引起公众近年来对量子理论产生浓厚兴趣的原因可以归结为量子本身奇异的个性。量子理论预示着人类对世界认识的一种全新观念,它所蕴涵的对实在性本源的阐述以及它所揭示的观测者和被观测者之间的关系都是那么精妙和深刻。
为了满足广大科研人员和研究生们探究量子世界奥秘的需要,武汉分院在10月13日邀请中国科学院院士郭光灿教授,为来自在汉各研究所的180多名师生作了一场题为“来自量子世界的新技术”的学术报告。报告会由武汉分院党组书记陈平平主持。
郭光灿院士以经典世界和量子世界的差异为引子,通过生动鲜活的事例和图片向师生们描述了量子世界的怪异性和神奇性。他展示一幅冬季滑雪的漫画,形象地说明了经典信息和量子信息的差异:一片雪地上,滑雪者在穿过一根树桩时,在经典世界里只能有一条路线;而在量子世界里却可以像魔术师一般在树桩两侧同时留下痕迹。“量子纠缠”的概念可以解释这一切。所谓量子纠缠,实际上是一种奇特的量子力学现象:两个粒子无论分开多远,对其中一个粒子操纵或者作用,必将影响另一个粒子的状态。为了让大家更容易理解这个专业术语,郭院士举了一个生活中的例子:“一对母女,母亲在武汉,女儿在深圳。在女儿生孩子的那一瞬间,无论母亲和女儿相隔多远,不用任何手段,在武汉的母亲就能顺理成章地变为外婆。”简洁明了、浅显易懂的语言,博得听众一阵掌声。
随后,郭光灿将报告的视角转向量子理论的应用领域,指出用量子理论研发的新技术可以广泛应用于现实的经典世界。量子的相干性、非定域性、纠缠性、不可克隆性等等,可以实现现有信息技术无法做到的新功能。例如,量子计算机可以加速某些函数的运算速度、破解公开密钥;量子因特网使用量子纠缠通道将通信节点连成网络,传送量子比特,可实现分布量子计算;量子密码可提供不可破译、不可窃听的保密通信。上述量子技术都具有非常重要的研究与应用价值。同时,郭光灿指出,目前的量子计算还面临着严峻的挑战,难题主要集中在如何有效克服不可避免的消相干影响,同时又具有物理可扩展、可集成和可容错性。
郭光灿给出结论:量子信息技术可以突破现有信息技术的物理极限,为信息科学的发展提供新的原理和方法。21世纪信息科学将从“经典”时代跨越到“量子”时代,量子信息科学对人类社会的冲击远比晶体管和激光的出现更加深刻、更加广泛。科学工作者必须要高度重视量子信息科学这个新兴领域。
郭光灿带领师生们在神奇的量子世界中遨游两个多小时,报告厅座无虚席,台上台下互动热烈,大家充分领略了院士风采。至此,“科学与中国”院士专家系列巡讲报告会武汉分院会场全部结束,武汉教育基地“小洪山讲坛”第48讲落下帷幕。