“世界最小的东西是什么?”
“电脑能快到什么程度?”
这些孩子们最爱问的“为什么”,正是量子科学探索的领域。
10月24日,由深圳市妇联主办的万花筒大师课,特邀中国科学院院士俞大鹏开讲。
俞大鹏,中国科学院院士、美国物理学会会士(APS Fellow)、深圳国际量子研究院院长、北京大学教授,长期深耕量子计算、量子物态调控及量子信息关键核心仪器的自主研发。
本次讲座的主题是《万物皆可量子——量子计算、人人有责》,听起来是专业的前沿科学命题,但这并不是一堂枯燥的物理课。俞大鹏院士最擅长把深奥的科学问题拆解开来,用小朋友也能轻松听懂的通俗语言讲解,带着孩子们走进奇妙的量子世界。
1.量子不是“小东西”而是“新玩法”
很多小朋友会直观地认为,量子是像电子、光子一样的微小颗粒。俞大鹏院士首先纠正了这个认知:量子不是某一种具体的物质颗粒,而是一套用来描述微观世界运行规律的科学体系。

微观世界有着很多和日常常识不一样的规律:能量的传递是一份一份的,粒子可以同时处于多种叠加状态,不同粒子之间还存在特殊的量子纠缠效应,仿佛隔着很远的距离也能“心有灵犀”,这些都是量子力学的核心研究内容。所以量子科技的本质,不是发明了新的微观粒子,而是人类掌握了主动运用这些奇妙微观规则的方法。
2.量子计算机可不是“电脑Pro Max”
不少孩子会好奇,量子计算和平时家里用的普通电脑有什么区别?俞大鹏院士用走迷宫的例子做了通俗解释:如果用100个人去探索复杂迷宫,各自独立试错、无法互通信息,就相当于100个经典比特进行100次独立尝试。

换成100个量子比特之后,它们可以实现状态叠加和相互纠缠,就像神话里孙悟空拔下毫毛变出无数分身,同时往所有岔路铺开探路。所以量子计算机不是把传统电脑的运算速度简单加快,而是换了一套完全不同的问题解决逻辑。
3.万物都能“量子”一下吗?
俞大鹏院士在讲座中提到“万物皆可量子”,这个表述背后的道理十分朴素:从眼前的书桌到天上的星辰,宇宙万物拆解到最微观的尺度,都是由电子、光子、夸克等基本粒子构成的,而描述这些粒子运动规律的科学体系,就是量子力学。

所以不只有量子计算机属于“量子”范畴,我们身边的材料、光、电,甚至生命运行的微观过程,追根溯源都遵循量子规律。理解了量子科学,就相当于多了一把打开世界底层规律的钥匙。
4.量子加持的未来到底有多科幻?
孩子们最好奇的,莫过于量子科技未来能给生活带来哪些改变。俞院士没有给出不切实际的短期预判,他客观说明,量子计算是一个漫长的系统工程,但当相关技术逐步走向实用之后,会给药物研发、材料设计、密码安全、人工智能等很多领域带来全新的解决思路。

无论是新药研发中快速找到最优分子结构,还是让精密测量的灵敏度实现量级提升,或是为信息传输构建更安全的加密路径,都是量子科技的优势所在。这些变化不会一夜之间发生,但值得孩子们从现在开始就保持这份探索的好奇心。
5.放眼全球,量子产业正走向何方?
俞大鹏院士告诉孩子们,当前全球量子信息产业整体还处于早期爬坡阶段,各个国家都在持续布局相关技术研发,我国在量子通信、量子计算、量子精密测量等领域已经取得了不少阶段性突破,越来越多的青年科研力量正在涌入这个赛道。但在关键设备、核心材料、工程化能力和人才储备方面,我们仍有需要持续追赶的空间。

他所说的“量子计算、人人有责”,并不是号召所有人都去研发量子计算机,而是希望孩子们能始终保持对世界的好奇,多问“为什么”,未来哪怕只在这个庞大体系的某一个小环节里贡献自己的力量,也是有价值的参与。


活动最后,俞大鹏院士为孩子们留下了寄语:“欲先修其业,必先正其心!”他用这句古训鼓励孩子们,无论未来是探索量子世界,还是从事任何自己热爱的事业,想要有所成就,首先要做到修心正己,保持对科学的纯粹敬畏和探索定力,这远比单纯积累知识更加重要。
把对微观世界的赤诚与童心传递给每一个孩子,这份难得的好奇心,终将陪伴孩子们奔赴更广阔的山海。
(刘立庆)

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