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
国乐、醒狮、武术、英歌舞……充满大湾区风味******
广东卫视湾区春晚,大年初一,喜乐开年!
国乐、醒狮、武术、英歌舞……充满大湾区风味
羊城晚报记者 艾修煜
2023年1月22日,农历大年初一,《遇兔呈祥大湾区——广东卫视春节晚会》将在广东卫视播出。
腾格尔、钟镇涛、GAI周延、林峯、阿云嘎、曾小敏、周柏豪、炎明熹、陈思思、伍珂玥等老中青三代实力派艺人加盟,让湾区春晚未播先火,#广东卫视湾区春晚官宣定档# #湾区春晚火热录制中# #腾格尔现身广州录制湾区春晚# #林峯现身湾区春晚#等相关话题提前抢占微博、抖音、快手热搜榜,让网友对这场充满大湾区风味的新春文化喜宴的关注和讨论度持续飙升。
事实上,这场含“粤”量全国最高、融“湾”度全国领先的春晚,在创作思路、艺术亮点、舞台科技三方面可谓亮点纷呈。
创作思路
三大篇章喜迎兔年新春
本场湾区春晚设置了“春色满堂”“风生水起”“星辰大海”三大篇章,是《国乐大典》《流淌的歌声》《技惊四座》等广东卫视王牌综艺与湾区文艺成果的集大成之作。导演组围绕基于“愿望”构建起的文学逻辑和基于“国乐”延展开的音乐逻辑,采用双线并行的方式,串联起整场湾区春晚。
一开场,便运用长达2分钟的一镜到底拍摄手法,令上百人的参演阵容,合力呈现“开门红”的热闹喜庆气氛。周柏豪、伍珂玥、麦嘉欣将带来粤港澳大湾区主题曲《共同家园》,高歌“打开心窗这世界更大”。紧接着,钟镇涛、炎明熹、东山少爷带来串烧贺岁金曲《皆大欢喜》,表达“创业到湾区、发财到广东”的概念。其后,吴彤、林峯、王佳男、黄伟麟将通过演唱一曲《大中国》让现场气氛更加火热,唱出根植在湾区人民心中的家国认同感。
从古至今,人们热衷于在新春佳节到来之际,表达各式各样的美好憧憬和新年愿望。湾区春晚特意打造了一首原创新歌《新年愿望》唱出观众心声,并以《紫荆花盛开》《之初》《晚风心里吹》等节目表达真诚美好的祝愿,由阿云嘎、马佳、王传越、王莉、乌兰图雅等人演唱的歌曲《如愿》《领航》则寓意中华儿女带着愿望迈向新的征程,紧密贴合中华儿女的情感期许。
晚会中大量节目的音乐风格皆以国乐为鲜明标识,《一身正气》《锦鲤戏莲》《彩云追月》《梦梨园》《华夏》等节目以及自得琴社与广东卫视共创的短片,均注入了国风国潮元素。与此同时,本次湾区春晚还创新了主持人的播报方式,以小情景剧带出湾区故事,展示新时代湾区人的奋进精神。
舞台科技
高科技打造视听盛宴
舞台如梦如幻,科技感满满也是今年湾区春晚的一大亮点。
晚会通过“主舞台+虚拟场景+动画CG+户外”的方式,利用虚拟场景、AR场景、动画CG、人屏互动、三维空间等多种技术手段,并首度大范围启用XR技术投入晚会制作。实景舞台和虚拟场景的结合、演艺嘉宾与虚拟歌手的联袂,拓展了空间感、拉近了距离感,打造一场湾区风味的沉浸式视听盛宴。
舞美设计以“城”为核心,空中造型取自中国古代天文学的“九宫”概念,棋盘式布局集纳了三合一、频闪、染色灯等种类繁多的灯具,华美大气、光彩灵动,并融入了天马行空的想象力;舞台四周还以灯墙阵列环绕城池,既可营造星辰大海的壮阔,亦有火树银花的浪漫,让观众视界得以无限延伸。
而AR技术的应用,则让科技与艺术的创新结合有了更直观的视觉体现——摄像机每做一次运动,虚拟现实现场制作解决方案就会根据摄像机的运动轨迹,进行精确跟踪匹配,实时渲染相对应的虚拟元素,完成不同节目所需的AR植入效果,一座古今辉映的欢乐之城跃然眼前。
另外,由GAI周延演绎的互动说唱《新年愿望》,录制前在新媒体平台发起面向全国网友和全球华人的新年愿望征集活动,所征集到的网友愿望将被制作成一棵AR愿望树,实现融媒交互跨屏联动。
基于人工智能小冰框架生成的AI歌手陈水若,也抵达晚会现场,和一众嘉宾共唱贺年曲。由吴彤领衔100位古筝演奏者带来的跨时空民乐演奏《彩云追月》在XR技术的赋能下,实现了“天宫”和“岭南古典建筑”等场景的多重转换;而全XR拍摄的戏曲节目《梦梨园》,将粤剧、潮剧、汉剧、雷剧之美集于一身。
艺术亮点
湾区非遗元素创新演绎
作为著名侨乡,粤港澳大湾区的文化在全国乃至全球华人中具有极强的影响力和传播力。
湾区春晚提取了国乐、醒狮、武术、鱼龙舞、麒麟舞、舞鹰雄等广东非遗文化元素,用年轻人喜欢的创意表演形式呈现出一场岭南国潮文化歌舞秀。湾区春晚还通过艺术的跨界融合,对海量文化符号进行深度“活化”,创排出高燃、绝美、走心的节目内容,推广“有滋有味的湾区中国年”。
以超强唱功和强烈个人演唱风格著称的腾格尔,此次受邀同广州本地说唱歌手王中佑一起,在南山英歌队和奇幻舞团伴舞下,演唱湾区春晚的原创歌曲《一身正气》。这首歌用古朴的潮语唱出广东人敢为天下先的开拓精神,节目将国家级“非遗”项目英歌舞,跟当下年轻人喜欢的摇滚、说唱等方式做跨界融合,助力英歌舞在全网破圈传播。首次挑战大量潮语歌词的腾格尔,有望再次带来“出圈”表演,让广大网友爱上潮语歌。
节目《锦鲤戏莲》则糅合了杂技艺术与水下舞蹈,营造出惊艳的古典美:诗意氤氲的岭南庭院中,来自中国杂技团的“玲珑五美”组合仰卧水面,展示着全国独一无二的裸脚蹬伞技艺,凌空旋转的油纸伞犹如莲花绽放;同时,涟漪之下,曾扮演“水下洛神”的何灏浩化身锦鲤,自在游弋仿佛水下仙子。
今年湾区春晚的语言类节目也很值得期待。因《一年一度喜剧大赛》走红的王牌编剧六兽,以及土豆、吕严、闫佩伦、张小婉、麦长青、赖明佳、摩天轮、企鹅等演员,也将带着密集的笑点和包袱,为观众献上小品《新年快乐》《打工财神》。
另外,鞠红川、伍珂玥、南方歌舞团将表演以新闻报道《广东24小时》为蓝本创作的同名歌曲。这首歌曲展现了一日24小时内最具代表性的奋斗者风采,舞台中央置有巨大时钟,随着歌声响起,时针在走动,每跳动一格,便出现一个劳动群体忙碌的身影,呈现出广东人日夜兼程奋斗不息的故事。
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导演:守正创新出精品
《遇兔呈祥大湾区——广东卫视春节晚会》整合了广东卫视《国乐大典》《流淌的歌声》《技惊四座》等综艺节目资源,编创一批具有鲜明大湾区韵味的节目。执行导演林维桦、邢狄曦表示,有信心为观众提供一台“主旋律、正能量、艺术性高、观赏性强、年味浓的文化大餐”!
羊城晚报:请两位从导演角度总结一下兔年湾区春晚的亮点。
林&邢:整场晚会的立意创作是以新春、潮流、科技、网感和喜感为基调的,融入了许多粤港澳大湾区的发展故事、美好生活和岭南特色传统文化元素在里面。节目的编排上,我们希望把守正创新的理念落到实处,致敬经典和原创并重。
晚会制作上也有很多新突破,很多较前沿的技术都会应用在舞台视效上,最终呈现出的整体感觉会是一场精彩不断、视觉震撼、喜气洋洋、大湾区味道十足、年味浓浓的春晚。
羊城晚报:演出阵容是观众关心的重点之一,本次湾区春晚在调动明星艺人方面有何心得?
林&邢:舞台上的表演,我们格外注重跨界和碰撞,比如腾格尔老师会唱潮州话摇滚,这就容易迸发出新鲜火花、玩出新意思。不仅能给观众新鲜感,也能够让艺人突破自己,挖掘出明星嘉宾的多面潜力。
舞台之外,艺人们还会跟湾区春晚在短视频平台、社交媒体上做一些深度互动,比如由GAI演唱的《新年愿望》,歌词就是“众筹”了网友的各种心愿。另外,粤港澳大湾区同根同源,很多来自香港、澳门的艺人,如钟镇涛、林峯、周柏豪、炎明熹、麦嘉欣等也积极加盟了湾区春晚。
羊城晚报:看春晚会是全家老少合家欢的时刻,我们如何抓住各个年龄段观众的心?
林&邢:广东卫视近几年来打造了《国乐大典》《技惊四座》《流淌的歌声》等口碑节目,我们会在此基础上,通过挖掘亮点、形式重塑带给大家不同记忆点,像《流淌的歌声》里各种时光金曲,《国乐大典》里的传统民族乐器……把传统文化元素做出新意是我们的强项,包括这次的《锦鲤戏莲》节目,我们也结合水上杂技和水下舞蹈,做出了一个拥有极致美感的秀。相信这些有传承又有创新的节目,可以吸引到各年龄层观众。
羊城晚报:两位希望通过湾区春晚,给观众传递什么样的感受和精神力量?
林&邢:希望大家能够在湾区春晚中感受到粤港澳大湾区人拼搏向上的精神面貌。也希望观众看到湾区春晚的第一眼就觉得充满欢乐、充满喜气,更希望通过湾区春晚,祝福观众2023年所有美好的心愿一定都能够实现!
羊城晚报
(文图:赵筱尘 巫邓炎)