中国科学院院士于渌：“看得见”的量子世界

量子科技日益影响我们的生活

“上世纪信息时代的发展主要是依靠量子理论和相对论，以及半导体、电子学等的成就，但当时我们对量子世界是被动观察和解释。进入21世纪以后，从某种程度上讲，对于神奇的量子世界，我们也在进入‘看得见’、‘摸得着’、‘可以操控’的调控时代。”

日前，在浙江大学召开的以“物质的新状态和量子相变”为主题的2009杭州量子物质研讨会上，中国科学院院士、发展中国家科学院（原称第三世界科学院）院士于渌在接受《科学时报》记者采访时作上述表示。

“能源问题非常重要，通过量子物质的研究，我们有望提高超导的转变温度，从而实现能量传输的零损耗。这不仅节能，还能保障传输的稳定性，并且机器不会有发热的困扰。”浙江大学物理系教授、长江学者袁辉球为《科学时报》记者展望量子物质研究利用的一个前景。

物理学家把在低温、强磁场、强压力、小尺度等极端条件下，量子效应起决定性作用的材料称为量子物质。

近20年来，诺贝尔物理学奖中有一半的获奖项目与量子论和相对论有关，有1/3的获奖项目与极端条件下材料的物理性质有关，而正是量子效应对这些物理性质起到决定性的影响。

对此，于渌解释，科学技术的革新，很多都来自物理方面的基础研究，而物理学研究的核心领域之一就是量子物质。

“随着科学技术的发展，人类认识微观量子世界的手段正在不断加强。量子物质是发掘新的物理现象和物理规律的重要源泉。”德国马普固体化学物理研究所所长、德国科学研究联合会原副主席、中德科学中心原德方主席Frank Steglich教授表示。他是世界上第一位发现非常规超导体的著名科学家，今年距他1979年发现重费米子超导刚好30年。

英国伦敦大学学院伦敦纳米中心主任G.Aeppli，对量子计算机的发展提出更紧迫的理由：“现在的计算机所使用的电子元件的发展，也许到2016年就接近极限，必须想办法突破。”

G.Aeppli对《科学时报》记者表示：“现代医学、气候变化等的研究，都要面对很复杂的模型和数据库，有些利用现有计算机系统处理是比较困难的，而运行速度快、能处理极大数据群的量子计算机，将会对这些研究起到非常好的作用。”

极端条件下量子物质科学技术正在成为新世纪重要的前沿科学技术。这一领域研究极端条件下物质的量子效应，合成功能材料，设计量子器件，实现对量子状态的调控，乃至最终推动现代材料技术、信息技术和能源技术的发展。“量子调控”研究已经纳入我国中长期科学技术发展纲要指南所确定的四项重大科学研究计划之一。

于渌将“量子调控”称为好奇心驱动和国家重大需求驱动下的前沿研究。他表示，国家之所以这么重视，也在于之前的半导体工业时期我国长期落后，工艺方面缺乏自主知识产权，以致必须花很多钱去买元器件和技术。为了在信息革命的下一步发展中不落后，我们从现在起就应作原始创新性研究。

“由于国家持续支持，中国这方面研究的发展势头很好，进展很快。在量子信息和强关联材料方面，特别是铁基超导方面，我们的工作成绩也得到国际同行的认可，认为中国推动了这一工作的进展。”香港大学物理系教授、“千人计划”入选者、浙江大学物理系名誉系主任张富春，在这一点上与于渌有共同的感受。

“合作是互利的”

在此次会议开幕式上，由浙江大学和美国莱斯大学共同发起创建的浙江大学量子物质国际合作中心宣告成立。

“学术交流不仅是提升自己水平的有效方法，同时也可以提高我们的工作在国际上的影响力。”作为长江学者和国家杰出青年基金获得者，浙江大学物理系教授许祝安对《科学时报》记者表示。

“这个中心的成立非常及时，是个很好的开端，我们这些同行都非常支持。”于渌表示。他所在的中科院物理所有多位专家参会。

“水涨船高。”于渌说，“我国近10年在这一领域的研究整合比较好，大家比较团结。研究需要互相促进。这一领域很好的一点是，学术交流比较充分。”于渌认为，科学上的合作，能够通过互相了解和交流达到优势互补。

于渌表示，中国科学在一些方面有进步以后，反过来对美国的发展也是推动。最近，美国的一个报告显示，他们认为在材料的生长方面，美国明显落后于日本，在某些方面也落后于中国。

美国Rutgers大学材料理论中心主任、美国科学院院士、美国艺术科学院院士Elihu Abrahams也为《科学时报》记者列举了量子研究的应用实例：医用核磁共振成像就用到能产生很高磁场而又无能量损耗的超导线圈。不过，目前超导磁铁的冷却需要使用很昂贵的液氦，而超导等量子物质的研究有望降低其成本。

但Abrahams同时强调：“今天，我们作基础科研的人，不是天天盯着去搞应用，通过基础的、前沿的物理问题研究，希望对人类与自然的关系有更深入的了解。我们是对科学问题感兴趣，是希望发现新现象，以对物理研究有一个很大推动，这个推动也许在二三十年之后会对人类的发展带来巨大的影响。”

“基础研究的应用方向很难预测，就像晶体管的发明，刚开始大家也不知道它有什么用。这也正是大家为什么要重视基础研究的原因。一定要去探索那些不知道的事情，只有掌握了，才能去调控它。”于渌表示，“比如，此次诺贝尔物理学奖授予了高锟。他在1966年提出光纤通信是非常大胆的设想，这在当时对很多人来说都是不可接受的。但现在光纤通信得到了广泛应用。”

Abrahams同时任浙江大学量子物质国际合作中心顾问委员会主任。虽然以前与中方有过合作，但这是他第一次来到中国：“以前，人们对中国不是很了解，近年来中国发生了巨变，越来越多的人想知道中国为什么发展这么快，中国的科学为什么发展这么迅速。我们很愿意与中国合作，不仅是美国人，欧洲人也想与中国合作，因为合作是互利的。”