

前一天刚在温州开完2024世界青年科学家峰会全体大会,18日,陆朝阳又匆匆赶到家乡东阳,做客由市委、市政府主办,市委组织部、市委宣传部、市科技局、团市委、市融媒体中心共同承办的《思享对话》栏目。
作为量子领域的领军人物,这位被《自然》杂志誉为“量子鬼才”的青年科学家,面对台下众多年轻干部、青年企业家、学生代表等,分享了哪些科学前沿新知?
《思享对话》栏目现场
高深的量子力学和我们的生活有什么关系?
“有人说,量子力学诞生已经100多年了,但好像没有什么应用,这是大家的一个误区。”活动一开始,陆朝阳便通过列举生活中的科技应用,拉近大家与量子力学的关系,“每个人的手机里就有十多项诺贝尔奖相关的成果,比如晶体管就是基于量子力学产生的。”另外,量子力学还直接或间接地催生了激光、核磁共振、LED等一系列技术,深刻地改变了人们的生活。
那么,量子力学究竟是什么?解读前,陆朝阳先给听众打了“预防针”:“今天讲完后,如果你们觉得特别容易接受,那说明你的理解方向可能错了。”之所以这么说,是因为量子存在的微观世界与人们身处的宏观世界,许多规律截然不同。
陆朝阳以猫来举例:如果拿10万倍的放大镜,可以看到猫身上某一根毛的细节;如果拿100万倍的放大镜继续观察,可以看到猫身上的某个细菌;若要进入量子世界,则需要放大10亿倍,才能看到组成猫的原子。
在宏观世界里,物体的运动遵循牛顿运动定律。但在量子世界中,物体会遵循量子力学等更高级的物理理论。陆朝阳用保龄球游戏类比,当一颗球变成原子大小,就拥有了孙悟空的“分身术”,可同时处于多种状态,比如同时穿过不同的狭缝。“如果我在量子世界的话,我可以既在东阳出现,又在上海出现。”陆朝阳打趣道。不仅如此,假如有人质疑这种“分身术”的存在,要对其进行观测,那么一个更奇怪的现象出现了——观测到的现象会回归经典物理学,也就是一颗球穿过一道狭缝,不再“分身”。陆朝阳说,微观世界这种匪夷所思的现象,可应用于量子通信,一旦信息被窃听,就会被发现。
另一个能被应用于量子通信的技术——量子隐形传态,类似于科幻电影中的“星际旅行”。“比如说我现在在东阳,可以被光速传输到巴黎或者纽约。听起来非常科幻,但在实验室里面,对微观粒子来说,已经成为现实。”陆朝阳说,早在20世纪90年代,潘建伟与一群科学家就实现了独立光子偏振态的量子隐形传态的实验验证,但这离真正的“瞬间移动”还很遥远。曾有国外的科学家断言,物体的多个自由度信息是无法被传输的。但陆朝阳认为,有志于做科研的人,一定要有批判精神。2015年,潘建伟、陆朝阳所在的中国科技大学团队在国际上首次成功实现多自由度量子体系的隐形传态,为发展可扩展的量子计算和量子网络技术奠定坚实基础。
“我们民族的复兴路上,站满了前赴后继、密密麻麻的英雄们”
抽象的专业知识,在陆朝阳口中,显得有趣又日常。近到会场灯光,远到几千年前的孔子,都成为他解释量子世界的鲜活例证。
“光由最小的单位——光子组成。灯泡每秒就可以放出万亿个光子,也就是说,我们这个会场每秒就会放出几十万亿个光子。大家坐在这里呼吸,你呼出的每口气大概是百万亿个分子。”陆朝阳说,“假设孔子在几千年前呼出了一口气,这口气经过几千年之后,均匀地分散在整个大气层,那么你现在吸进去的每一口空气里,都包含了当时孔子呼出的那一口气里的一个空气分子。”
对于关注量子计算领域的人来说,“九章”二字,早已超越其作为我国古代数学专著的原始含义,它更代表着我国在量子计算领域不断刷新世界纪录的不凡成就。
作为周星驰、金庸的铁杆粉丝,陆朝阳用电影《功夫》中的一个片段,说明量子计算机的特点——“天下武功,唯快不破”。2019年,谷歌公司研制完成了量子计算原型机“悬铃木”,使用它仅需200秒就可以解决超级计算机需要1万年才能做到的事。几个月后,潘建伟、陆朝阳等人所在的中国科技大学团队克服重重困难,完成了第一代量子计算机原型机(简称“九章”一号)的研制。
在活动现场,陆朝阳特地分享了一段在“九章”一号研制过程中,曾触动他的“两弹一星”相关视频片段。该片段展示了抗美援朝战士、老一辈科学家乃至每一个普通人不畏艰难、为祖国不懈奋斗的画面,其解说词尤为打动人心:“我们在江河湖海上造的每一座桥,在崇山峻岭间修的每一条路,在万米高空驰骋的每一架飞机,在浩瀚星河遨游的每一个卫星和飞船,都是因为我们的先辈们知耻而后勇,勤勉又奋进。没有无缘无故的兴盛,也没有无缘无故的衰败,世间的一切皆有因果。我们能取得今天的成就,国运是一部分,但更多的一定是先辈们用血与汗换来的繁荣。如果我们的民族有一条复兴之路,那这条路上一定站满了前赴后继、密密麻麻的英雄们……”
在与“悬铃木”相同的赛道上,“九章”一号同样实现了“量子计算优越性”,陆朝阳以一张屠龙刀与倚天剑的图,来比喻“悬铃木”与“九章”目前的“江湖地位”。他透露,后续还要把“九章”一号模型捐赠给位于横店的计算机博物馆。
随着“九章”二号、三号陆续问世,目前,陆朝阳所在的团队正在加紧研制“九章”四号,并不断探索量子技术的实际应用。
“希望更多青少年喜欢科学,因为科学很美”
量子力学的背后,那些贡献卓越的科学家,并不是人们刻板印象中白发苍苍的老教授形象,而是一群“年轻人”。
“爱因斯坦在26岁时提出了光量子假说,海森堡在24岁时提出了矩阵力学,玻尔在28岁时提出了原子模型,狄拉克在26岁提出了狄拉克方程。”陆朝阳表示,希望更多青少年能喜欢科学、喜欢物理学,因为“科学很美”。为了直观展示这种美,他放出了氢原子的“素颜”照,让在座的年轻人得以一窥微观世界的秘密。
在陆朝阳看来,研究科学的乐趣,与游戏打通关获得的成就感是类似的,他鼓励大家与其“游戏成瘾”,不妨尝试一下“科学成瘾”。
“记得在东阳中学的时候,学校给我们发了一些课外读本,有一本介绍了浙江籍科学家,其中就有严济慈老先生,他的故事让我非常受触动。比如他每天很早起来背英文字典,包括捡别人丢弃的蜡烛头用来照明,这些努力奠定了他后来留学法国的一个基础。”在主持人的提问下,陆朝阳回顾了青年时代的科学偶像。他说,严济慈当年学成归国后,一度任教4所高校,不但薪金丰厚,社会地位也很高,但他抛下一切,再度赴法,只为学习当时世界上最新的科技,并最终让这些科研成果在祖国大地上生根。严济慈的故事,也激励了陆朝阳在海外学成后归国,为祖国的量子科学研究贡献力量。
近日,陆朝阳当选了世界青年科学家联合会(简称“联合会”)的理事长。在《思享对话》栏目上,他介绍了自己的“新工作”,“联合会立足于中国,是团结联络全球青年科学家的一个多元化平台。联合会希望能吸引更多国际上的青年科学家到中国分享、交流,促进实验室里的各项创新成果从论文里走进现实,同时也为青年科学家提供发声的平台。”他说,之后每一届世界青年科学家峰会都会由联合会来主办,联合会还将设立一些项目,包括为青年科学家设立奖项、提供奖金,作为对他们的激励。
科学家的日常与普通人并无二致
在《思享对话》栏目中,陆朝阳展示了自己科学家的身份外,爱美食、爱运动的另一面。
目前,陆朝阳大部分时间都待在上海。当被问及更喜欢东阳菜还是上海菜时,他用“独一无二”来形容家乡菜,尤其是有“博士菜”之称的梅干菜。“干菜蒸一蒸之后,放在米饭上面,乌黑透亮,带着猪油,我觉得特别好吃。”
陆朝阳不仅爱美食,也热衷于烹饪,“做饭挺好玩的,相当于是做化学实验,过程中会发生很多化学反应,比如青菜和肉经过‘实验’处理后,就会变成既美味又健康的菜。”
在忙碌的科研工作之余,陆朝阳也会抽时间运动,保持健康。“我挺喜欢运动的,比如打打乒乓球、保龄球,就是球技比较差,但是又‘菜’又爱玩。”
此外,科学家也和普通人一样,会浏览社交媒体上的小视频。“抖音可能刷得少一点,更多的是看微信小视频,会看那些比较正能量的内容。”陆朝阳说。