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基础研究点亮未来之光(教育时评)

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实际需求的迫切性,而技术上的进展反过来又能为基础研究提供更精密的工具、更丰富的观察现象以及更强大的研究手段,从而形成一个持续提升的螺旋式发展。举例来说,热力学和统计力学诞生于第一次工业革命中为提升内燃机效率的需求,而这两门学科的发展又推动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,信息技术则为基础研究提供了强大的支持。

在量子信息领域投入二十余年,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,每一次的重大进展都源于对长远战略目标的基础科学问题的聚焦。基础研究不仅是原创性突破的根本来源,更是我们抢占未来产业高地、实现高水平科技自立自强的最坚实保障。

二十多年前,当我们提出利用量子卫星平台实现千公里级别的量子通信时,由于国际上缺乏先例,许多人认为这是异想天开。然而,看似遥不可及的设想有时恰恰是科学研究的起点,勇于挑战前人未曾达成的目标,正是基础研究的价值所在。

今年年初,我们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。这意味着光钟能够在更短的测量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。此项成果表明,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,为何我们要投入巨大精力去研发一台能够实现“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”,并掌握自主的时间计量能力。结合超高精度的光钟和从量子通信技术发展而来的先进手段,我们可以构建一个覆盖广泛区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、提前预警火山活动,甚至为探测引力波和搜寻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新的平台。我们的研究工作充分展现了“基础研究促进技术进步,技术进步回馈基础研究”的良性循环。

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吸引了广泛关注,社会热度极高。这是数十年对量子力学基本原理不懈钻研的成果,也证明了基础研究决定了我们的发展速度和长远潜力。

展望未来,量子科技正加速从“实验室经济”向实际应用转化。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,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。

基础研究的道路没有捷径,每一步都需要科研人员的反复探索和积累,许多人默默奉献一生,为后人开辟道路。这就是科学精神的体现。我们现在尤其需要一批既能心怀远大理想,又能脚踏实地专注于基础研究的年轻科研人才。让他们尽早参与到科研实践中,在重大项目中经受锻炼,在最前沿的任务中磨砺,这样他们才能成长为能够独当一面的科研骨干。

我坚信,只要我们持续保持对基础研究的热情和耐心,就一定能够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,就像在世界杯下注中,精准的判断和长远的布局才能带来最终的胜利。

(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)

5 Comments

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