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
七种风格成就最多元电影春节档 影片类型不同各具胜场******
张艺谋享受《满江红》、程耳《无名》调教王一博、郭帆说《流浪地球2》主题是陪伴、《熊出没》这部讲妈带娃
七种风格成就最多元电影春节档
2023年春节档应该是近年来类型最多元化的一次,七部上映影片类型不同、各具胜场。新京报记者采访春节档影片众位主创,请他们讲述影片的精彩创作幕后。喜剧悬疑片《满江红》以大历史为背景,故事切口却极小,张艺谋继《狙击手》后第二次闯进春节档,他这次在悬疑片类型中增添喜剧元素,完成了一次经典的封闭空间叙事;郭帆执导的国产科幻巨制《流浪地球2》,四年磨一剑,再次代表了中国科幻电影的最高水平;程耳执导的悬疑谍战片《无名》,依然以上海为背景,通过导演独特的个人风格,将作者性与商业性做到了完美融合;邓超、俞白眉执导的体育题材电影《中国乒乓之绝地反击》,以1995年天津世锦赛的真实故事为背景,讲述了中国乒乓绝地反击的热血励志故事;苏伦执导的奇幻爱情喜剧《交换人生》,十分契合春节档的热闹气氛,喜剧色彩浓厚,让观众沉浸在雷佳音和张小斐的“鞍山爱情故事”中;在《西游记之大圣归来》之后,导演田晓鹏筹制七年,开创粒子水墨技术,为观众带来了动画电影《深海》;春节档“钉子户”《熊出没》系列电影,今年继续推出《熊出没·伴我“熊芯”》,回归亲情主题,用科幻的想象呼吁现实的陪伴。
《满江红》
张艺谋在拍摄现场常乐不可支
电影《满江红》讲述南宋绍兴年间,岳飞死后四年,金国使者死在南宋宰相秦桧(雷佳音饰)驻地,所携密信也不翼而飞,一个南宋效用兵张大(沈腾饰)与亲兵营副统领孙均(易烊千玺饰),机缘巧合被裹挟进巨大阴谋之中,他们能否一步步揭开谜底,寻找凶手和真相?张艺谋执导的《满江红》这次为观众提供了极为奇妙的观影体验,讲述的故事仅仅发生在一座宅院里,场景有限,创造力却无限。整部影片以一起凶杀案为起点,以重重阴谋为底色,剧情跌宕起伏,层层反转,当观众绷紧了神经,又会被密集的笑点拨动。如同海报上所言:“悬疑管够、笑到最后”。
这是沈腾和易烊千玺首次与张艺谋合作,他们都认为这是一次“梦想成真”的机会,沈腾说,以前对张艺谋导演的印象停留在“听说”,几乎所有电影从业者对能与张艺谋合作都有非常强的盼望:“在实际创作过程中,张艺谋导演给我非常大的创作空间,这次《满江红》剧本非常结实,在剧本基础上可以肆无忌惮地发挥自己希望的表演。但无论怎么做,我们都不会脱离人物。就是说,我们可以有不同的表现,但‘线’始终在导演手上。”此次在戏中扮演副统领的易烊千玺,回忆《满江红》整体拍摄感受,“一切都非常有效率,有很厉害的导演。我们是一个非常轻松欢快的剧组,对我来说是很珍贵、很难得的一次经历。”张艺谋笑着形容片场的气氛:“拍戏时,这个剧组的演员们都互相给点子,给对方支招,大家是诚心诚意的,共同进步的。当然他们都不知道我在监视器那头听,每次我听他们聊,我就哈哈大笑,乐不可支,我觉得他们非常有趣、聪明、睿智。”
《满江红》的合作,让张艺谋欣喜,他说自己同样在这次合作中受益匪浅:“我年轻时候当导演,总是非常严肃专注,不苟言笑,现在想起来这样的做法不一定合适,什么是电影的第一生产力?(现在)我觉得是演员,因为他演人物,人物最大,任何喜剧、长片、短片、短视频等,只要是故事片,人物就是第一。这次我拥有了一班非常好的演员,彼此的轻松和快乐让我领会到很多东西,享受片场,受益匪浅。”
《无名》
导演程耳建议王一博学会独处
程耳并不是一个多产的导演,距离他上一部作品《罗曼蒂克消亡史》上映,已经过去了6年多时间。他执导的《无名》故事背景仍聚焦在民国时期的上海,讲述了波谲云诡的隐蔽战线里,地下工作者们冒着生命危险送出情报,用生命与热血保卫祖国的故事。
程耳的电影有着自己独特的电影风格,不会去刻意讨好观众,他更在乎的是符合电影的表达和审美。对于影迷来说,程耳的电影很有“腔调”,人物说着上海方言、利用影像空间营造氛围、非线性叙事结构,这些都成为程耳电影中的重要标签。除了作者风格浓烈之外,《无名》的演员阵容也非常强大,梁朝伟、王一博、周迅等演员充分满足了商业影片的要素。导演程耳选演员的方式很简单,通常就是约人,见见面、聊聊天,包括跟王一博谈话的时候,也并没有说要干什么。程耳为了让王一博能更快地进入角色中,在他进组后很长时间,没有安排任何通告。王一博被要求一个人待在酒店房间,不能玩游戏、看手机,更不能离开剧组拍广告,甚至和朋友家人也不能天天联系。直到一周后,程耳才花大量时间跟他讲剧本中的人物。直到杀青,程耳仍常常建议他学会独处,与生活的喧嚣保持一点距离。对程耳来说,选王一博并非为了流量,最重要的是适合,他表示两人合作很愉快,“甚至比愉快再好一点点,王一博的表现,将来一定会让观众都非常惊讶”。
《流浪地球2》
最想传达的主题是“陪伴”
从2019年《流浪地球》上映至今已经过去了四年,尽管是续集,但《流浪地球2》却是围绕着《流浪地球》的前传展开,那时“流浪”的行程还未起航,危机刚刚降临。人类在怀疑、冲突与分歧之中的命运一次次被改写,更加严峻的危机与冲突逐步展现。
导演郭帆透露《流浪地球2》在故事层面上会有更多的科幻立意,由中科院多个学科专家组成的顾问团帮助完善了十几万字的世界观设定;而在视效等制作层面上增加多样性,有着丰富多样的造型、场景设计,用细节增加世界丰富度。制作层面则采用了更先进的技术,在电影正式开拍前两个月,制作团队就用虚拟拍摄的方式拍完了整部影片,把剧本变成了一部完整的、可视化的动画,都是按照正常的拍摄方式取景、架好机位,由工作人员先模拟演员完成走位,进行动态捕捉,等正式拍摄前,所有工作人员和演员都需要看这个版本,这样现场拍摄效率就非常高,也更准确。在阵容上,郭帆笑言自己是位很幸运的导演,拥有了梦寐以求的完美阵容,在片场每个演员的敬业程度和专业水平给他留下了深刻的印象,他对观众能欣赏到最精彩的表演充满信心:“不仅是吴京、刘德华,更有幸请到著名表演艺术家李雪健老师的加盟,每一个细节该怎么表现,每一个眼神该如何做到极致,几位演员对表演精准度的把握,准确得令人吃惊。”
除了技术层面,让观众更为关切的是这部新作的主题究竟是什么?郭帆究竟想用新作的这个故事给观众传达什么?郭帆告诉新京报记者四个字——多些陪伴:“这是我电影中最想表达的,电影里的演员都有一句台词是‘我在,我一直都在’。这个陪伴是什么?是我们在经历一些低沉、迷茫、不确定、没有安全感的时候,若是《流浪地球》里的大灾难真正发生了,那你能干什么?作为一个个体,我认为大家最能做的就是回到最亲近你的人身边,彼此有抚慰,他们也会给你带来勇气。这就是陪伴的力量,也是电影的核心,在电影中我们能感受到人类的坚毅和勇气,在当下的生活中,我们每个人也都会面对顺境逆境,拥抱人生,细水长流。”
《深海》
尝试将中国传统水墨和三维相结合
做完《西游记之大圣归来》(2015年)之后,导演田晓鹏想做一个反英雄的故事,一个更平民化,更接近生活的角色。于是,就有了《深海》,一位现代少女(参宿)误入梦幻的深海世界,却因此邂逅了一段独特的生命旅程。
这一次,田晓鹏想将中国传统水墨和三维相结合,但中国传统水墨是写意的,而三维又是写实的,将两者相结合,天然就有矛盾,可想而知,这种技术在制作上的难度。为此,《深海》动画团队开创粒子水墨技术,在前期光是让一张概念图动起来就耗时两年时间,每帧画面粒子数量达数十亿,单帧渲染时间需要1个小时,要一直等待电脑计算。其实,在《西游记之大圣归来》片头也有一小段将中国传统水墨和三维相结合的雏形,但影片100多分钟全做成这种风格,前所未有。“一旦坚定了这种风格,你会知道后面的难度有多大”,总制片人易巧在采访中表示,选择了这样的呈现方式,就一定要慢。
为了还原片中海獭角色的表演,团队员工常常亲自上阵“卖艺”录制表演参考。在创新的极致追求背后,《深海》团队面临着因为无从参考只能“一次又一次推翻重来”的苦熬,在艰巨的探索之路中,中国动画人的“坚韧与乐观”可见一斑。
《熊出没·伴我“熊芯”》
带娃妈妈能找到共鸣
《熊出没·伴我“熊芯”》是第6部在春节档上映的《熊出没》系列大电影,导演林永长在采访中表示,《熊出没》系列一直在尝试探索和挖掘主角们背后的故事,在《熊出没·变形记》(2018年)中,主创挖掘了光头强和父亲的关系,让观众认识了光头强的父亲。《熊出没·原始时代》(2019年)通过熊大表现了勇气主题。今年的《熊出没·伴我“熊芯”》,主创继续挖掘角色背后的故事,为观众解开之前留下的疑惑,包括熊妈为什么会离开熊大熊二,她到底去了哪里,她的离开给熊大带来怎样的影响,这些都是这部电影需要去解决的。
“今年的主题也是比较现实主义题材一些,整个画面包括内容都会更加倾向于亲情化的表达”,林永长说,影片借用了人工智能的形式做了一个包装,用科幻的想象呼吁现实的陪伴。片中,熊妈照顾小时候的熊大和熊二的段落特别打动人,充满着温情与搞笑。其实最开始,导演林永长也不知道从哪里去找这种创作题材,后来他从身边的同事身上找灵感素材,包括新手妈妈如何给孩子喂饭,怎么照顾他们,这些过程都是主创团队和做过妈妈的同事一起探讨出来的,相信很多妈妈观众看到带娃的这一段都能找到共鸣。
《交换人生》
雷佳音张小斐的“鞍山爱情”
电影《交换人生》是一部带有奇幻色彩的合家欢喜剧,讲述了仲达(雷佳音饰)和金好(张小斐饰)相亲后,意外和暗恋张小斐的少年陆小谷(张宥浩饰)交换身体,还误打误撞交换了家人,并由此展开了一段有笑有泪的奇“换”之旅。
这是雷佳音继2018年的《超时空同居》之后与苏伦导演的第二次合作,片中的男主角仲达就是苏伦照着雷佳音写的。为了在表演上演绎出少年感的一面,同时又不装嫩不矫情,雷佳音经常跟导演沟通,他尝试在内心找到曾经年轻时候的感觉,尽量多的去找小时候的一些行为举动。这也是张小斐继2021年春节档口碑佳作《你好,李焕英》后,再度回归春节档。苏伦导演印象特别深的是和张小斐见面那天,当时导演还在写《交换人生》的剧本,写女主角金好这个人物的时候卡住了。但当她见到张小斐,跟她聊了一个下午之后,故事中这个人物瞬间立体丰富起来,“我觉得这个女孩太美好了,她就是我心目中的金好”。雷佳音和张小斐都是鞍山人,两人经常开玩笑说,这次是演了个“鞍山爱情故事”。
《中国乒乓之绝地反击》
确保每一颗球都真实、有劲
由邓超、俞白眉导演,邓超、孙俪、许魏洲、段博文等主演的体育题材新片《中国乒乓之绝地反击》(后简称《中国乒乓》)将于大年初三上映。影片以国乒历史为灵感,讲述二十世纪90年代初期,陷入低谷时期的中国男乒如何笃定地从“最泥泞的”岁月里“冲向光明”,最终在天津世乒赛上,苦战五局从宿敌瑞典男队手中夺回久违的男团冠军。
《中国乒乓》的整个制作期差不多有五年,所有演员进行了将近一年的训练,从体能、技术到内心素质,都要尽可能贴近角色。喜爱运动并酷爱乒乓球的俞白眉表示,电影里有大量的竞技镜头,“我曾经看到其他国家一些体育电影,里面大量用人的半身,我说‘这个绝不行’,中国人对乒乓球的理解,是绝对禁止只看运动员的挥拍动作,我们必须来真的,必须要苦练,做有针对性的苦练,在其中也找到了很多拍摄体育电影的方法,确保每一颗球真实、有劲,非常感谢所有来参演的演员以及戏外给予辅导的运动员,他们愿意为这部电影真正好好拍摄,并且做了那么久的练习,扛了过去,让我们保证能把精彩的镜头全部拍下来。”
邓超、俞白眉做了非常多的尝试,想尽办法用不同的设备、摄影方式来拍乒乓球。“以往国外的体育电影,例如《绝杀慕尼黑》、《摔跤吧!爸爸》,这些运动讲求的是冲撞,但乒乓球隔着网打,人和人之间没有任何身体接触,飞一样的球速成为所有围观者都紧张在乎的东西,我们希望观众能够从电影中感受到乒乓球是一项比较过瘾的运动,因为打球,球飞的速度特别快,我们发明了一个方式,将摄影机装在气泵上,就像子弹一样打了出去。比如说段博文拍摄的抽球镜头,我也要确保摄影机的速度完全能跟得上他。除此之外,还要体现球的力量,我们选取了过往录像中最精彩、最刺激的几场球,因为这些一定会让观众为比赛捏一把汗,高度还原历史上最让人为之振奋的竞技瞬间。”在邓超、俞白眉看来,《中国乒乓》确实不是一个讲人怎么成功的电影,而是一个讲人在下一个成功到来之前,怎么面对失败的故事。而这样的故事,正是所有为梦想奋斗的人最需要的精神力量。
采写/新京报记者 滕朝 周慧晓婉
(文图:赵筱尘 巫邓炎)