2025中關(guān)村論壇年會(huì)主題為“新質(zhì)生產(chǎn)力與全球科技合作”，邀請(qǐng)諾貝爾獎(jiǎng)獲得者、頂級(jí)科學(xué)家、知名企業(yè)家，分享他們?cè)诳茖W(xué)研究、技術(shù)孵化、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、產(chǎn)業(yè)洞察方面的深刻見(jiàn)解，為中國(guó)新質(zhì)生產(chǎn)力的培育，為面向全球的科技創(chuàng)新與交流指引方向。

2012年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者、法國(guó)科學(xué)院院士、法蘭西公學(xué)院名譽(yù)教授塞爾日·阿羅什先生發(fā)表以下主題演講——《處于基礎(chǔ)科學(xué)與應(yīng)用科學(xué)交叉點(diǎn)的第二次量子革命》。

塞爾日·阿羅什 演講實(shí)錄：

各位嘉賓，非常榮幸有今天這樣一個(gè)機(jī)會(huì)跟大家介紹一下量子科學(xué)這個(gè)話(huà)題。

今年是紀(jì)念量子物理學(xué)100周年，量子科學(xué)在20世紀(jì)改變了人們的生活，我介紹一下目前量子科學(xué)在21世紀(jì)怎樣邁向我所說(shuō)的第二次量子革命，以及中關(guān)村科技園怎樣推動(dòng)量子技術(shù)的發(fā)展。

1925年，當(dāng)時(shí)的量子技術(shù)也推動(dòng)了今天的發(fā)展，包括半導(dǎo)體技術(shù)，在今天筆記本電腦中使用到的技術(shù)。了解光子和原子的互動(dòng)，幫助我們發(fā)明了激光。原子中全球定位系統(tǒng)能夠讓我們?cè)诘乇砣魏蔚胤竭M(jìn)行定位，磁共振成像用于醫(yī)學(xué)的診斷，實(shí)際上也是來(lái)自量子物理的一個(gè)應(yīng)用。這些發(fā)明都是基于幾十年前基礎(chǔ)的發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家是出于他們的好奇心，當(dāng)時(shí)并沒(méi)有想到它的應(yīng)用。60年代的激光實(shí)際上是由愛(ài)因斯坦在1916年發(fā)現(xiàn)的受激發(fā)射的現(xiàn)象，核磁共振是1946年布洛赫、珀塞爾的技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。比如MRI是通過(guò)磁力的研究，結(jié)合電腦的計(jì)算能力，把它轉(zhuǎn)化成身體內(nèi)的成像技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

100年的量子技術(shù)發(fā)展，現(xiàn)在將迎來(lái)第二次量子革命，第一個(gè)是通過(guò)我們直接利用量子世界的奇怪邏輯，量子的技術(shù)能夠通過(guò)單一的量子、單一的原子控制和觀(guān)察來(lái)實(shí)現(xiàn)。在這樣一個(gè)層面上，微粒的行動(dòng)沒(méi)有辦法得到觀(guān)測(cè)，這些奇怪的定律實(shí)際上是由于肽疊加的現(xiàn)象所引起的。比如一個(gè)電子在原子核附近，可能在一個(gè)時(shí)間點(diǎn)，在任何一個(gè)位置存在。在不同的極化，不同的位置，能夠多個(gè)不同的現(xiàn)實(shí)。著名的“薛定諤的貓”就解釋了這樣一個(gè)現(xiàn)象，在兩個(gè)能量狀態(tài)下面，只有你打開(kāi)這個(gè)箱子才能夠發(fā)現(xiàn)這個(gè)貓的狀態(tài)。因?yàn)榱孔拥募m纏也是把兩個(gè)部分，通過(guò)一個(gè)鏈接連接在一起，也就是說(shuō)，其中一個(gè)微粒的運(yùn)動(dòng)會(huì)影響到另外一個(gè)微粒測(cè)量的結(jié)果。這種糾纏由于第一次的量子革命產(chǎn)生的儀器得以觀(guān)察，通過(guò)激光可以影響粒子態(tài)。這個(gè)地方顯示的54個(gè)鈣原子在線(xiàn)性的離子阱中，能夠?qū)崿F(xiàn)在過(guò)去沒(méi)有辦法實(shí)現(xiàn)的觀(guān)測(cè)。在中國(guó)、美國(guó)、歐洲、印度、澳大利亞都進(jìn)行了這樣一個(gè)量子旗艦的項(xiàng)目。

首先，我們那些新的技術(shù)，包括量子計(jì)量學(xué)，使用小的人造量子系統(tǒng)來(lái)測(cè)量，實(shí)現(xiàn)更高靈敏度的測(cè)量方法。100倍、1000倍，高于傳統(tǒng)測(cè)量的方法；第二個(gè)研究的方向是量子通信，通過(guò)使用不可破譯的密鑰，在兩個(gè)伙伴之間共享量子比特，中國(guó)在這個(gè)領(lǐng)域有領(lǐng)先的地位，包括進(jìn)行了衛(wèi)星的相關(guān)實(shí)驗(yàn)；第三個(gè)是量子模擬，用多達(dá)幾百個(gè)真實(shí)原子或者人造原子模擬凝聚態(tài)系統(tǒng)，探索新的量子相。能夠使得科學(xué)家探索新的量子相，合成新的物質(zhì)，比如說(shuō)半導(dǎo)體物質(zhì)；第四個(gè)方向是量子計(jì)算，也就是說(shuō)利用量子比特的肽疊加和糾纏，來(lái)解決傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)無(wú)法解決的問(wèn)題，它的速度將更快，能夠同時(shí)進(jìn)行不同的計(jì)算路徑。很難去預(yù)測(cè)哪個(gè)技術(shù)能夠在哪一天實(shí)現(xiàn)，有些可能在未來(lái)幾年就能夠有些成果，有其他的一些方向可能要等幾十年的時(shí)間。

但是我們需要有三個(gè)條件來(lái)推動(dòng)這些量子技術(shù)的成功，首先跟第一次量子革命一樣，我們需要有非常強(qiáng)的基礎(chǔ)研究來(lái)發(fā)現(xiàn)新的有前景的平臺(tái)，因?yàn)楝F(xiàn)在還沒(méi)有辦法確定哪一個(gè)量子比特系統(tǒng)是最好的一個(gè)平臺(tái)用于量子計(jì)算機(jī)，現(xiàn)在有不同的平臺(tái)用不同的微粒，每一個(gè)系統(tǒng)都有它自己的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)。通過(guò)科學(xué)的研究，可能會(huì)發(fā)現(xiàn)新的平臺(tái)和新的流程。我們需要推動(dòng)跨學(xué)科的研究，包括物理學(xué)家、計(jì)算機(jī)科學(xué)和材料科學(xué)。通過(guò)敏感的量子探測(cè)儀進(jìn)行地球物理研究或者應(yīng)用于生物物理學(xué)領(lǐng)域一起合作，包括量子物理學(xué)家，材料學(xué)家，可以利用量子仿真技術(shù)來(lái)發(fā)現(xiàn)一些新的分子等等。最后，這些研究必須要有國(guó)際合作，科學(xué)家要能夠自由地進(jìn)行交流和分享想法，避免過(guò)渡自吹自擂。

最后，我講一下中關(guān)村論壇和中關(guān)村科技園能夠發(fā)揮什么樣的作用。這種論壇能夠推動(dòng)做基礎(chǔ)研究的學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)和企業(yè)之間開(kāi)展應(yīng)用技術(shù)合作，促進(jìn)跨學(xué)科研究。我們要讓政策制定者也能夠參與進(jìn)來(lái)，了解我們這個(gè)新的量子技術(shù)的重要性，以及對(duì)整個(gè)地球未來(lái)的重要性。希望論壇上的討論能夠幫助我們促進(jìn)這樣一個(gè)重要領(lǐng)域的科研進(jìn)展，希望大家在本年度的論壇上都有所收獲，祝論壇圓滿(mǎn)成功，謝謝！

注：本文來(lái)源于2025中關(guān)村論壇年會(huì)嘉賓現(xiàn)場(chǎng)演講速記，文中內(nèi)容僅代表專(zhuān)家個(gè)人觀(guān)點(diǎn)