基础研究点亮未来之光(教育时评)

基础研究并非与现实世界脱节的纯理论探索。重大的基础理论进展往往源于解决现实挑战的迫切需求,而技术上的飞跃又会反过来为基础研究提供更先进的工具、更丰富的观测现象和更强大的研究手段,从而形成一个持续螺旋上升的良性循环。例如,热力学和统计力学的诞生是为了应对第一次工业革命中提升内燃机效率的难题,而它们的发展又促进了量子力学等基础理论的革新,量子力学进而催生了现代信息技术,信息技术又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,回顾我们团队的历程,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,每一次突破都源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性突破的根基,更是我们抢占未来产业高地、实现高水平科技自立自强最坚实的保障。

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,由于国际上缺乏先例,许多人认为这是异想天开。然而,有时科学研究的起点恰恰是这些看似“天方夜谭”的想法,勇于挑战前人未曾达到的目标,正是基础研究的价值所在。

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提升至10的负19次方量级以上。这意味着光钟能在更短的时间内达到其系统不确定度的极限,这对于时间基准、精密导航和大地测量等领域具有重要意义。这项成果标志着我国在时间精密测量领域的研究水平已迈入国际前沿。

许多人好奇,为何要投入巨大的精力去研制一台能实现“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,更是为了重新定义时间的基本单位“秒”,并掌握自主的时间计量权。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,我们能够构建一个广域的高精度时间标准传递网络,未来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、搜寻暗物质提供新的研究途径。

从光量子和原子的基本特性出发,我们发展出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崭新的平台。我们的研究工作充分展现了“基础研究推动技术进步,技术进步反哺基础研究”的循环过程,就像在世界杯竞猜中,准确的预测依赖于对各项数据和信息的深入分析。

当前,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。这正是几十年以来对量子力学基本原理不懈研究的成果。这表明,基础研究的深度和广度决定了我们前进的速度和未来的潜力。

展望未来,量子科技正加速从“实验室经济”向应用领域迈进。量子通信已在金融、政务等领域初步落地;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,尽管可能还需要10到15年甚至更长的时间,但它必将为人类社会带来颠覆性的变革。

基础研究没有捷径可走,每一步都需要研究人员一点一滴地摸索,许多人默默奉献一生,却为后人探索了道路。这便是科学精神的体现。当前,我们迫切需要一批既有远大志向,又能脚踏实地、甘于投身基础研究的年轻人。让他们尽早参与到科研的“实战”中,在重大项目中得到锻炼,在最前沿的任务中磨砺,才能成长为能够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。

(作者为中国科学院院士、中国科学技术大学常务副校长,本报记者闫伊乔采访整理)

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精彩评论 (2)
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