基础研究并非脱离现实的纯粹理论探索。重要的基础理论突破往往源于解决现实问题的迫切需求,而技术进步则反过来为基础研究提供更精密的工具、更丰富的现象和更强大的手段,形成一个持续螺旋上升的良性循环。例如,热力学与统计力学诞生于第一次工业革命时期,旨在提高内燃机效率。随后,它们的发展推动了量子力学等基础理论的革新,量子力学又催生了现代信息技术,而信息技术则为基础研究提供了强大的支撑。

在量子信息研究领域深耕二十余载,我的团队经历了从“墨子号”量子科学实验卫星到“九章”和“祖冲之号”量子计算原型机的研制,每一步跨越都始于面向长远战略目标的基础科学问题。基础研究不仅是原创突破的根基,更是我们抢占未来产业先机、实现高水平科技自立自强最坚实的后盾。

二十多年前,当我们提出利用量子卫星平台实现千公里级量子通信时,由于国际上并无先例,许多人认为这是天方夜谭。然而,有时科学研究的起点正是这些看似不可能的设想,勇于探索未知的领域正是基础研究的意义所在。

今年年初,我们的团队成功将锶原子光晶格钟的稳定度和不确定度指标全面提升至10的负19次方量级。这意味着光钟能在更短的测量时间内达到其系统不确定度极限,可应用于时间基准、精密导航和大地测量等领域。这一成果标志着我国在时间精密测量领域的研究水平已达到国际领先地位。

许多人好奇,为何我们要花费巨大精力研制一台能实现“300亿年误差不超过一秒”的锶原子光钟。我们的目标不仅是追求一个极致的数字,更是要重新定义时间的基本单位“秒”,掌握自主的时间计量主权。结合超高精度的光钟以及从量子通信发展而来的先进技术,我们可以构建一个广域的高精度时间标准传递网络。未来,这将使我们能够以前所未有的精度监测地壳的微小形变、预警火山活动,甚至为探测引力波、搜索暗物质提供全新的方法。

从光量子和原子的基本特性出发,我们发展了极致的信息安全传输与时间精密测量技术,而这些技术又反过来为探索物理学基本原理提供了全新平台。我们的研究工作充分体现了“基础研究推动技术进步,技术进步反哺基础研究”的循环模式。

如今,我国在量子通信、量子计算和量子精密测量这三大方向的发展备受瞩目,社会关注度极高。这是几十年对量子力学基本原理辛勤研究的丰硕成果。这说明,基础研究决定了我们前进的速度和未来的高度。

展望未来,量子科技正从“实验室经济”加速迈向应用。量子通信已在金融、政务等领域得到初步应用;量子精密测量有望在导航、医疗成像等方面率先形成产业规模。而通用量子计算,虽然可能还需要10到15年甚至更长时间,但它必将为人类社会带来颠覆性的变革,就像精彩的世界杯竞猜一样,充满了无限可能。

基础研究没有捷径可走,每一步都需要人们一点一滴地摸索。许多科研人员一生默默无闻,却为后人探明了道路,铺设了基石,这正是科学精神的体现。我们现在尤其需要一群既能仰望星空,又能脚踏实地、甘心扎根基础研究的年轻人。让他们尽早进入科研“实战”,在重大项目中“摔打”,在最前沿的任务中历练,这样他们才能成长为独当一面的科研生力军。

我坚信,只要我们保持对基础研究的热情与耐心,就一定能点亮更多属于中国的科技之光,为培育壮大未来产业、塑造发展新动能贡献力量。

05 Comments

Emilly Blunt

December 4, 2017 at 3:12 pm

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