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
“药事”提醒:乱吃药,很麻烦******
蒋炜
国家和地方持续优化疫情防控措施,大众进一步提升对个人健康与防护的重视,近期网传的“囤药清单”“服药顺序”,引发了一波家庭备药热潮。
俗话说有备无患,家中药箱备足让不少人有了战胜新冠的信心和安心,但是也要提醒的是:当前,新冠病毒奥密克戎株感染,绝大多数感染者不用住院、甚至不用吃药,而自行乱吃药中毒乃至导致不可逆的器官损伤,不住院可不行了,必须要提高警惕。
同服多种感冒药,女孩急性肝损
近期,我们遇到这样一则病例:14岁女孩阿玫在感冒初期2天内,吃了7种感冒药。原以为多种药物合并吃,能好得更快些,但阿玫的感冒症状不仅没有得到缓解,反而出现了更严重的呕吐、腹痛等症状。在家人的陪同下,阿玫被送往当地医院急救,被医生诊断为急性肝损伤,究其原因就是合并服用了多种类型的感冒药和退热药!
临床上,因为自行乱服药物造成急性肝、肾损伤的现象屡有发生,主要表现为不同程度的转氨酶和/或碱性磷酸酶、肌酐等水平增高,严重可有发热、厌食、恶心、呕吐及腹部不适等症状。在此提醒大家:用药越多,不一定疗效越好,更不能自行将不同品类的药物混吃,切勿盲从网络上的服药建议。在此详细讲解几个比较集中的用药误区。
多种感冒药一起吃,效果会更好?
警惕:切勿自行服用过量药
如果突然感冒了,想必大多数人首先会选择自行购买非处方药,并未在医师或者药师指导下服用药物。然而,现在市面上的许多感冒药,特别是复方制剂、中成药、退烧药和止痛药中都含有对乙酰氨基酚的成分,服用前一定要仔细阅读说明书。
如果同时使用两种感冒药,或同时吃退烧药和止痛药,会造成对乙酰氨基酚摄入过量,从而会导致急性肝损伤,严重会引起肝衰竭甚至死亡。
常见的含有对乙酰氨基酚的感冒药:氨酚伪麻美芬片、酚麻美敏片、酚麻美敏混悬液等。
服用感冒药时,切记没有所谓“1+1>2”的功效,却有着“1+1>2”的用药风险。
不同品类药物可以混在一起吃?
警惕:药不能随便吃,更不能随意混着吃
我们一贯主张药不能随便吃,没有所谓“预防疾病吃点药”,有症状,对症服药。吃药时,也不能随意“混着吃”。要注意,这些药物组合不能有。
【不能同时服用:藿香正气水、头孢】
藿香正气水和头孢不可同时服用。由于藿香正气水中含有酒精,会在体内消化产生乙醇,而头孢类药物会抑制乙醇在体内的代谢,造成乙醇蓄积,严重时可诱发急性肝损害、呼吸暂停甚至死亡。
【不能同时服用:益生菌、抗生素】
益生菌和抗生素,若吃不对,吃了可能没效果。益生菌是我们俗称的肠道有益菌,而抗生素则大多是抗细菌药物,主要的机能就是杀死细菌。如果益生菌和抗生素一起吃,抗生素在杀死有害菌的同时,也会把益生菌杀死,那益生菌就白吃了。因此原则上建议,抗生素和益生菌的服用时间至少间隔两个小时以上。
不过,也有个别益生菌例外,比如抗生素相关性腹泻,医生会推荐布拉氏酵母菌,这种益生菌属于真菌,可以与抗生素一起服用。当然,出现了急性腹泻也不一定完全是细菌感染,特别是儿童,秋冬季尤其要警惕诺如病毒感染。
【不能同时服用:化痰药、止咳药】
化痰药和止咳药同时服用,当心堵塞呼吸道。化痰药作用不是让痰液凭空消失,而是把痰液变得更稀释,更容易被排出。稀释过的痰液体积会增大,如果不及时排出,特别容易堵塞呼吸道,所以我们要利用咳嗽的方式把痰排出去。
如果同时服用了止咳药,妨碍了排痰,则可能造成呼吸不畅。年龄越小的孩子,呼吸道堵塞的风险越高,排痰能力越差,越要警惕。因此,两者不建议同时服用,也不建议间隔时间服用。
【不能同时服用:止痛药、抗凝药】
抗凝药物会阻止凝血因子合成,常用于预防血栓形成;止痛药具有抗血小板的作用。二者作用类似,前者是阻止凝血,后者是延长凝血时间,同时服用会使得出血机会增加,容易引发患者内出血,如:皮肤淤血、淤斑,消化道出血等;若不慎外伤,易导致难以止血。
常见抗凝药:华法林、利伐沙班片、艾多沙班等;
常见止痛药:布洛芬、双氯芬酸钠等。
【不能同时服用:缓解鼻塞药、降血压药】
缓解鼻塞药与降血压药联用会影响降压效果。缓解鼻塞药通常含有减充血成分(主要是含麻黄碱素类药物),通过收缩血管达到缓解鼻塞的目的,但这可能导致血压上升,影响降血压药的药效。高血压患者尤其是规律服用降血压药的患者,当出现鼻塞不适时,要在专科医生或药师的指导下谨慎使用缓解鼻塞药,如麻黄碱滴鼻液、氨酚伪麻胶囊、氨酚伪麻那敏片、复方桔梗麻黄碱糖浆等。
这些常见药品,一定要记住不能混着用,相互作用很可能危害人体健康。
特殊人群根据需要可以自行服药?
警惕:特殊人群服用这些药物注意
【老人用药】
老年人的新陈代谢速度减慢,各个脏器功能减弱,药物敏感性增加,更容易发生药物不良反应。由于复方感冒药(如泰诺、新康泰克、白加黑等)中含伪麻黄碱成分,易导致血压升高、心跳加快等不良反应;前列腺肥大的老年人要慎用含伪麻黄碱的感冒药,服用后可能会加重病情,如小便不能排出、膀胱涨等。
【孕妇用药】
孕妇并不是不能用药,而是在该用药时必须用药,而且应当在医生或者药师的指导下用药。孕早期(5-14周)是胎儿脑部、神经以及器官发育的关键时期,无论是感冒病毒本身,还是抗感冒药都对胎儿有很大影响,建议孕早期避免用药,但孕期出现感冒发烧症状应及时就医。
【儿童用药】
由于婴幼儿肝、肾发育尚不成熟,对药物的清除和排泄较慢,用药时容易出现不良反应。世界卫生组织(WHO)以及中国的发热指南均推荐,儿童发热,可以选择对乙酰氨基酚或者布洛芬退热,但是不推荐两者联用或交替使用。
另外要注意:不要同时服用两种及以上感冒药,以免成分相同而产生用药过量;要使用儿童剂型的药物或有儿童推荐剂量的药物;不要一发热就急着用退热药,一般当体温超过38℃时,适于配合使用退热药。
(作者为复旦大学附属中山医院厦门医院大内科主任、消化科执行主任)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)