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从量子力学到社会变革——吴国林教授谈量子信息革命

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10月6日下午,华南理工大学哲学与科技高等研究所所长、华南理工大学科学技术哲学研究中心主任吴国林教授为师生们带来了题为《量子信息革命及其社会影响研究》的讲座,吸引了逾千名师生到场,现场座无虚席。本次讲座是“形势与政策”系列讲座,由我校教务长李建会教授主持。

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主讲人吴国林教授

科学技术是推动当前社会发展的重要方面,近几年来量子力学相关的理论作为一个热门话题受到了越来越多的关注和讨论。2016年8月16日中国科学家成功发射了世界首颗量子卫星“墨子”,更是把量子力学及其相关理论带到了大众面前。

为什么要了解量子力学和量子信息?吴国林教授提到,习近平总书记在2020年10月中央政治局第二十四次集体学习时高度强调推进量子科技发展的重要意义。这也就是说,量子科技的发展是一项重大颠覆性的技术创新,它将引领新一轮科技革命和产业变革的方向。因此,认识量子力学和量子信息,对于理解生产技术、社会生活方式的变革有着非常重要的作用。接下来,吴国林教授从量子力学的基本性质、量子信息的基本性质、量子信息的社会影响等几个方面展开本次讲座。

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主持人李建会教授

通过细致地讲解能量子、光量子、薛定谔波动方程等概念术语,吴教授将大家领进了量子力学世界的大门。为了让在场师生们更好地理解量子信息的基本性质,吴教授先从经典信息讲起。经典信息认为只有1和0,真和假两种状态,是可以克隆和完全删除的。相比之下,量子信息则是多个信息状态的叠加,即可以是无限的信息,是不可克隆且不可以完全删除的。吴教授还介绍了由爱因斯坦同波多尔斯基和罗森发现的量子纠缠现象。量子纠缠是量子信息的基础,用公式表示纠缠态为f1g1+f2g2(其中F和G是两个粒子)。量子隐形传态则是粒子间信息传输的手段,吴教授借用李承祖教授等学者的话解释道,这一种手段就像是“借尸还魂”的铁拐李,即粒子1的信息通过BSM(贝尔基测量)这一量子测量,利用已有的量子纠缠通道,超空间地在粒子3中还原了。

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现场座无虚席

具有前瞻性的量子信息技术必然会带来一定的社会影响。首先是量子计算的层面,一方面量子比特具有巨大的指数储存能力,另一方面其具备了真正的平行处理能力,即量子计算机可以对数据进行同时的平行处理,体现了量子计算的平行性和整体性的特点。除此以外,某些量子算法具有加速能力,比如肖尔(Shor)量子算法能够将指数复杂转变为多项式复杂,对于十进制60位数的进行因子分解只需10-8秒即可完成。又如格罗夫(Grover)算法,其作为一种量子搜寻算法可以实现“大海中捞针”的任务。这些算法都是基于量子力学的原理实现的,而非牛顿力学的原理,因而只有量子算法才能克服复杂性。其次是量子霸权,只要在某些特定的问题上,量子计算机的能力超越了任何经典计算机,就能称之为“量子霸权”,例如中国量子计算机原型“九章”。除了上述所提到的以外,量子信息革命还带来了量子信息技术、量子信息产业,量子社会,量子思维等等。

对于量子力学及量子信息,吴教授分享了他的几点思考:一是关于哲学与科学的关系,他认为,缺乏哲学的思考难以实现科学的跨越。正如爱因斯坦所说,任何描述物理实在的完备物理理论都必须具备完备性判据和实在性判据,科学并不就是一些定律的汇集,也不是许多不相关知识的目录,它是人类头脑的发明。这也说明了哲学的思维对于科学研究的重要性,也是鼓励学子们在学习科学知识的同时还应该培养哲学的、具有创造性的思考能力。二是关于量子世界,吴教授说量子理论并不是唯一的,这也就意味着量子世界可能是多个的。此外,吴教授还用幽默的语言谈了他对量子柴郡猫、波粒二象性的思考。

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同学们积极提问

在师生互动环节,同学们踊跃地向吴国林教授提问。有同学问道如何证明量子世界的存在,以及如何去感知量子世界?吴教授认为这可以用数学的方法来检验,但是量子理论有很多,现在还未能准确测量和描述。对于吴教授而言,量子世界是客观存在的,它与经典世界有非常大的区别。还有同学提问应如何看待“科学的尽头是哲学”的说法?吴教授说,他认为两者之间的关系更应该是相互交叉、相互启发,也即是说,现代科学的理性层面启发着现代哲学的发展,现代哲学也在推动着现代科学的进步。讲座结束后,意犹未尽的师生们还上前继续与吴国林教授交谈。

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讲座结束后师生们继续与吴教授交谈

在本次讲座中,吴国林教授为我们介绍了当下热门的量子力学及量子信息的话题,向我们解释了其对于技术、社会等多方面的变革的重要性。然而量子力学的世界犹如浩瀚的大海,无法通过一次讲座参透,因此讲座的最后吴教授也鼓励大家多学习和思考相关的知识。


来源:中国语言文化中心

文:黄希悦

图:白桦


最后更新:2021-10-11
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