03.03 中国已经应用量子通信了,为什么有的专家还说量子通信是伪科学?

用户73302064039


一般都是误解造成的。量子通信现在指的是利用量子纠缠效应进行通讯。但是这里有个坑,很多人都跳了进去,即量子纠缠本身并不能传递信息。我想大家是在这里产生了误解。

现在最大的误解一般就是两点。要纠正这两个观点以后,就和科学家们的本意是一致的了。一个是量子纠缠只能用来加密,信息依然靠经典方式。另一个也是随之而来的,量子通信由于依然依靠经典方式,决定了其传播速度并没有突破光速,以前多快现在还多快。


我再举个例子,一串9对纠缠状态的量子,依次编号123456789。将成对的分开,依次传输到接收端。然后两边一起测量量子的状态。得到这串123456789的状态依次分别为011101101(假设一个状态是0,反之为1)。

然后我们给对面打电话,告诉他234679158是这次通讯的信息。这时其他人截取了这段电话内容,仅仅得到了234679158的内容,一脸懵。

而对面的接收端着可以根据刚才测量的记录解码,得到234679158即等于1111111000。这个111111000就是被加密传输的内容。

感兴趣可以搜一下“双缝干涉测量”和“薛定谔的猫”,弄明白这俩有助于理解。

当然,我这个例子很简单,不严谨。要详细的解释就太麻烦了,写了也没人看。毕竟要想弄明白,还得靠看书。网上的再权威的信息也是片段,不如书上系统。

划重点,量子通信的核心是密钥分发。

最后再说一遍,具体的量子通信技术细节我也不知道。量子通信是已经进入实践阶段的科技,无需质疑。关于怎么分发,怎么测量,我要是知道了还敢在这写文章,那就是作死。


蛋科夫斯基


因为这些「专家」其实是「砖家」。

量子通信的原理非常明确,几十年前就已经被提出并小规模验证。而其背后的原理则来源于量子力学的「量子态不可复制定理」。

这个定理可以这样理解:一个粒子,比如说光子,它有很多量子态, 从而可以携带信息。而要窃听,就必须要观测这个光子。「量子态不可复制定理」告诉我们,不论是怎样的观测,都会影响这个光子。也就是说,任何窃听都会被发现。由于现在的量子通信传输的是量子密钥。那即便被窃听了,也没用关系,重新发送一次就可以了,重要的信息仍然不会被窃听到。

很多人反对量子通信、不相信量子力学,其实背后是认为,科学是一个个独立的理论,这个理论可以是错的,而其他的东西不受影响。他们认为量子力学一派胡言,然而又舒舒服服的使用着以量子力学为基础的产品——手机、电脑。这些产品中都有半导体材料,有PN结这样的微小结构。殊不知如果没有量子力学,我们根本无法理解这些材料的行为,也就无法造出芯片,更无法造出手机。

这些砖家把事物都看作是孤立的,然后可以分开来批判,自己不懂的就是错的、骗人的,自己懂的就是真的。

这种人的话,连标点符号都不要去看。


章彦博


墨子号量子科学实验卫星就是很多人提到的中国首颗量子通信卫星,量子保密通信技术就是我们平常说的量子通信。量子通信主要涉及到的是保密技术,并不是对通信技术彻底的革新。而墨子号的取得初步成功则证明了中国对量子通信的实用性做出了有意义的探索。过分夸大中国在量子通信领域的成就或者草率地否定甚至贬低中国在该领域的成就都是不合适的。

作为国内该领域的领军人物,潘建伟受到一些质疑声是比较正常的事情。毕竟在摸索科学前进方向的道路上,有不同的声音是再正常不过的。至于题主说的“有些专家”质疑量子通信是伪科学,根据网络信息来看应该是指方舟子先生对潘建伟先生和量子通信持有质疑态度。但是,网络上关于方舟子对潘建伟先生的量子通信进行抨击的资料并不多见,倒是有提到他对朱清时先生的“量子佛学”强烈抨击,认为“量子佛学”是伪科学。对此需要说明的是“量子佛学”跟“量子通信”完全没有任何关联,如果方舟子或者其他人有抨击“量子佛学”并不代表他们否定“量子物理学”或“量子通信技术”。

至于说为什么方舟子为代表的一些人可能会对量子通信持有质疑态度,甚至断言量子通信是伪科学,应该说他们过于武断了,在非专业领域做出了误判并发表错误言论。方舟子以打假出名,其本身的专业领域是生物相关的。就算在本专业可以说得上是专家,跨领域到量子力学则属于普通人,不代表权威。事实上,潘建伟先生的学术成果在期刊上得到发表,某种程度上已经证明同行专家承认了潘先生的成果是有说服力的。不敢说潘先生一定是正确的,但至少不是非专业人士可以轻易打假的或者定性为“伪科学”的。毕竟不同于朱清时先生在非专业领域搞的所谓“量子佛学”,潘先生可是实打实的量子通信专业人士,具有较高的权威性和说服力。如果真有人说潘先生的量子通信是伪科学,除非他能在知名学术刊物上把自己的理论发表出来得到同行专业人士的认可,否则就是信口雌黄,没什么价值和意义。


镁客网


对内行来说,原因很明显:这些所谓“专家”并不是真正的专家。

为什么呢?一条判据就看得很清楚了:这些对量子通信的攻击,只是发表在网络上、媒体上,而没有发表在经过同行审稿的、有良好声誉的学术期刊上。一篇都没有。

为什么没有呢?因为量子通信的可行性,是早已经过数学证明的。只要量子力学的基本原理正确(有许多民科一心想推翻量子力学,但这些民科的文章同样也无法在学术期刊上发表,因为毫无实验根据),量子通信的可行性就确定无疑。一个已经被数学严格证明的东西,你怎么反对?你会反对1 + 1 = 2吗?你会反对勾股定理吗?

当然不排除有些搞不清概念的人会反对,但是只要有正规的学术界人士审稿,这样乱扯的文章就肯定发不出来。其实我就见过一些民科,整天反量子通信、反量子力学、反相对论,在什么领域都认为自己最聪明,前人都是垃圾。然后呢,写篇文章去投学术期刊,被拒稿,去发中科院的学术预印本(就是说不是正式的论文)平台,也被管理员撤回。他非常气愤地控诉科学界打压他,容不下新鲜思想。但你想想,如果你是一个学术期刊的编辑或者一个学术平台的管理员,你会容许这样的文章在自己的地盘发表,破坏自己的声誉吗?

反量子通信的人经常说,量子通信在欧美是个边缘化的小领域,主流科学界完全不认为这是什么重要的成果。可是就在最近,2018年2月,量子通信的两位开创者,美国物理学家Charles H. Bennett 和加拿大物理学家Gilles Brassard,获得了2018年的沃尔夫物理学奖。中国的潘建伟教授给他们写了推荐信,想必量子通信在中国的实用化对他们获奖也是一个重要的催化剂。沃尔夫奖是个地位非常崇高的大奖(杂交水稻之父袁隆平得过2004年的沃尔夫农业奖),普遍认为它的重要性仅次于诺贝尔奖,许多得奖者后来也获得了诺贝尔奖,因此被称为诺贝尔奖的风向标。你看,主流科学界对量子通信的承认程度,怎么样呢?

袁隆平获得2004年沃尔夫农业奖

反量子通信的人是不是又要说,大家都被量子通信这些人给骗了?——你开心就好。


科技袁人袁岚峰


我说量子通信为什么争议这么大,原因居然是和转基因争议一样一样滴,你信不?

量子通信是这两年的热门话题,从科学研究到资本市场都是热门。但也有很多质疑的声音,争吵的调门一点也不比转基因小。量子通讯出现争议原因很多,但有一点我认为是不可忽视的,而同样的因素也是转基因技术争议的缘由之一。

在说明这些争吵的来源之前,先说说啥是量子通信。

20世纪初,物理学同时出现了两个跨时代的理论,相对论和量子力学。和相对论几乎由爱因斯坦一个人创立不同,量子力学是众多科学家共同构建的,其中对量子力学持坚决反对态度的爱因斯坦也做出了重要的贡献,这贡献之一就是量子纠缠。为了反对量子力学观点,爱因斯坦等人根据量子力学的基本假设推导出来了一个叫做“量子纠缠”结论。

微观粒子的状态是成对出现的,当其中一颗状态发生变化,另一颗也会即刻发生相应的状态变化,而且这种变化跟两个例子之间的距离没关系。爱因斯坦认为这个太搞笑了!

但最终证明这个“量子纠缠”居然是真的。既然粒子状态是成对的,那不就可以利用粒子状态来传递信息么?于是量子通讯的概念就应运而生,量子通讯就是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通讯方式。

1997年,在奥地利留学的潘建伟(1970年生人)与荷兰学者波密斯特等人合作,首次实现了未知量子态的远程传输。潘建伟一直致力于量子通讯的研究,并且在他主导下,我国在2016年发射了全球第一颗量子卫星,量子通讯研究处于绝对的世界领先地位。

这不挺好一个事儿么,为啥争议这么大呢,都怪名字起得不好。现在所谓的量子通讯技术其实不是用量子纠缠传递全部信息,只是用做加密。加密技术古已有之,古代帝王调兵用一种叫做虎符的东西。就是做个玩具老虎,然后切成两半,国王拿一半,将军拿一半。

要出动军队的时候国王派人拿着虎符去调兵,两片对上将军就可以出兵了!但具体出兵内容并不在虎符上,是出祁山还是渡陈仓啊,带不带干粮等等都得另外说明,虎符只起到加密作用。将军拿不出虎符,派兵内容不能给他看;信使拿不出虎符,派兵的命令将军也不接受。

现代通讯加密原理和这个差不多,也就是传递信息同时传递加密信息,加密信息对的上才能打开要传递的内容。现在炒的火热的量子通讯实际上只是通讯量子加密,虽然这种技术也是牛的不得了技术,花费巨资研究多年,成果丰硕但还没有达到可以广泛应用的程度,还要继续做很多深入的研究,一旦成熟那将是通讯加密技术的跨时代变革。但显而易见的是,用量子通讯来命名还是言过其实了!既然名字起得不好就容易误解,误解了就有传言,传言了就得有人纠正,也会有人矫枉过正,于是争议不断了。

由此我想起来另一个高科技,也是名字起得不好争议不断,那就是转基因技术。叫啥转基因啊,农业上叫分子育种,医学上叫重组多好!


知识与见闻


我是量子理论的支持者,我不选择科普,毕竟已经有好多同道为大家科普了这个问题。我只说最简单也最容易让大家理解的:如果说量子理论不成立,那么为什么在诸多的国际顶级的科学学术期刊上并没有这些反对量子理论认为这个是骗局的科学家的反驳的学术论文和相关的论证方程和数学模型呢?看,既然不公开站出来发布论文和论证方程以及论证模型,怎么就直接说量子理论就是个骗局???

稍微有点科学常识的人都知道,如果一位科学家要反对另外一位科学家的理论,那么他会发布自己的论文并召集同学科的其他科学家来进行学术辩论,来证明他反对的这位科学家的理论是错误的,同时如果反驳成功,也是会有相关的媒体来进行报道,并开始修改这个他要反驳的科学家的理论,并由相应的学术协会进行档案记录,为后来的该学科的理论发展做一个警示。很明显,我并没有听说过反对者要求召开相关的科学家集会来进行辩论和验证。

反对者的身份,翻了翻对量子理论持骗局观点的人的社会身份,我整个人都特么惊了,什么时候连什么传统作家,医学专业毕业,社会学专业,什么房地产分析师,什么建筑工程专业,甚至还特么有语言学专业的等等,至于是谁,我就不说了,我想说的是,你们这些人特么给物理学个面子好吗?!不是是个人都能对物理学的研究进行评论的啊!物理学他妈的也好歹是能改变地球和宇宙的重要学科啊!你们随意评论真的好吗???!最起码也要读个相关的专业书籍百八十本再来评论啊!!!再不要脸一点,你们好歹拿个国际顶级的物理学家反驳的话来评论啊!你们以为你们是谁?神仙吗!!!!

综上所述,我真特么佩服喷子!



K3-诡刺


在2016年,我国发射了世界上第一颗量子实验卫星——墨子号。基于此,我国成为世界上第一个实现天地量子通信的国家。因此,我国在量子通信领域可以说是世界的领头羊。基于量子力学(现代物理学的基础)发展而来的量子通信又是何来的伪科学之说呢?显然,这是有人在诋毁量子通信研究。

不过,量子通信很容易被人误解。由于量子通信基于量子纠缠,这会让一些人误认为量子通信是即时通信,也就是说,无论两个人身在宇宙中的何处,无论相隔有多远,他们都可以通过量子通信瞬间联系上。这种观点其实是错误的,量子通信不能实现超距实时通信,其核心其实在于加密。

对于传统的通信,把信息加密依赖于某种算法,所以加密信息面临被破解的风险。而量子力学的不可克隆定理给加密技术带来了革命性的变化。由于量子不可克隆定理,别人想要复制完全相同的量子态是不可能的,所以破解量子加密信息也就变得不可能。利用量子纠缠效应,信息可以被有效加密,窃听者无法破解。

然而,量子加密信息的传递仍然需要借助传统的通信方法,即利用速度为光速的电磁波进行传递,所以量子通信的传播速度其实也是光速。因此,量子通信的核心是加密,而不是即时。


火星一号


这个问题涉及的科技复杂深奥,网友对答主的说法无法正确分辨,我发现一些高点赞的回答恰恰就是在以讹传讹。

回答前先摆下资格,我是新华社瞭望智库的特约科技观察员,受邀写过关于量子通信的科普。





受邀去腾讯公司讲过量子通信。



我下面的科普是经过中国科技大学专家审核过的,对流传较广的所谓专家质疑进行了正面清晰的驳斥。

量子保密通信京沪干线已投入使用,墨子号量子通信卫星也实验成功,中国在量子通信研究方面已经走在了世界前列。



在党的19大报告中,将墨子号量子通信卫星作为了重大科技成果,量子通信在社会上得到热议。但由于这项技术的门槛高,缺少通俗靠谱的科普介绍,社会上出现了很多怀疑的声音,甚至有人认为中国的量子通信就是个骗局。

量子通信到底是咋回事呢?首先,量子通信的基础是量子力学,而量子力学的叠加、测量、纠缠三个特性是反直觉的,令我们难以理解,其实当年的科学家们对此也有过激烈的争论。

随着研究的深入,量子力学的这三个特性被无数次实验所证实,在铁证面前科学家们放弃了歧见,开始共同探究其背后的科学原理。在普朗克、爱因斯坦、玻尔、德布罗意、海森堡、薛定谔、狄拉克等顶级科学家的共同努力下,完整的量子力学体系得以建立。

量子力学与信息学相结合产生了量子信息科学,量子信息科学又分为量子计算和量子通信两个学科方向。中国人在量子通信领域的研究和实践处于世界领先地位,领军人物是中国科技大学的潘建伟教授。



潘建伟在《自然》上发表过《实验量子隐形传态》(“Experimental quantum teleportation”),入选了《自然》杂志的“百年物理学21篇经典论文”。

在《自然》上发表了《单个光子的多个自由度的量子隐形传态》(“Quantum teleportation of multiple degrees of freedom of a single photon”),被英国物理学会评为2015年十大物理学突破之首。

声名鹊起后,潘教授应邀参加了一些电视节目,对量子通信进行了一些科普宣传,使很多观众了解到了量子通信的神奇,但同时也埋下了被公众误解的种子。



真正理解量子通信,除了要有量子力学的基础,还需要很高的数学修养,很显然公众是不具备这些能力的。为了让老百姓能听明白,潘教授使用了一些生活中的比喻,这种非科学语言当然不严谨,于是被一些人揪住不放,并据此认为量子通信是个骗局。

科学允许任何质疑和反对,这恰恰是它强大的原因之一,但质疑和反对需要遵循科学共同体制定的学术规则。

质疑者应该撰写论文,发表于跟《自然》相当的专业刊物上,被该领域内的专家进行同行评议,然后才有可能成为一个推翻潘教授原文章的科学议题,这才是正确的质疑和反对方法,而不是拿人家的比喻去说事。

还有人称墨子号就是一个传统的激光通信卫星,这也是一个误解。传统的激光通信卫星一次会发射上亿个光子,它依靠激光的强度、频率、相位等来携带信息。

而墨子号量子通信卫星一次只发射一个光子,是利用叠加和测量的特性来进行信息的传递,量子通信卫星与激光通信卫星的原理完全不同。



前阵子有个报道称日本成功发射了量子通信卫星,速率1000万比特/秒,比中国的量子通信高很多。这个消息在国内媒体广泛流传,甚至权威媒体都有报道,中国科技大学的学者进行了调查,结果认定这是个假消息,这颗日本卫星就是个普通的光学通信卫星,跟量子通信无关。

墨子号量子通信卫星的通信速率很低,它并不是一个通信新方法,而是一项通信保密新技术,量子通信解决的不是通信问题,而是通信加密问题。

在我们的日常生活中,观察不会影响到状态,例如一个运动的物体,有人看到或没人看到,其运动轨迹并不会发生变化,而在量子力学有个“测不准”原理,观察就会影响状态。

军事通信对保密性要求很高,但即使用再极端的加密方法,也不能保证你得到的加密信息没有被敌人窃取过。也就是说,你得到了完整的保密信息,但这个信息很可能早已经被敌人复制了一份拿走了,并做好了诱捕你的陷阱,而你对此却一无所知。

在量子通信中,测量观察就意味着状态改变,这种泄密等于自毁的通信机制保证了所接收到的信息一定没有被其它人窃取过,因为被窃取过的信息你一定收不到,因此可以放心使用。这是军队常年追求而不可得的极优秀特性,现在通过量子通信得以实现,这是信息安全的一个巨大进步。

量子通信是超越光速的瞬间移动?这个说法来自于对量子力学中纠缠现象的误解。

什么是量子纠缠?可以理解为一根筷子的两端,一端动作则另一端也会同时动作,两端的动作没有时间延时。



但是,量子纠缠并没有信息的传递,并不能仅仅依靠纠缠现象进行通信。潘建伟团队的量子通信利用的是叠加和测量这两个量子特性,跟纠缠无关,也正因为没有使用制备非常困难的光子纠缠,所以能更快得以实现。

瞬间移动的说法是怎么来的呢?这来自于报道量子通信的科技记者,这些记者并不懂量子通信原理,他们把自己的误解传播给了公众。国内科技记者的科学素养普遍不高,这一点非常令人遗憾。

包括量子通信在内的任何通信手段,都必须依赖载体,而且不可能超越光速,量子通信没有违背任何信息科学理论。

还有人质疑,既然量子通信只是一种加密方法,那就应该叫做量子加密方法,而不能叫量子通信。

这其实是对通信理论的无知。通信的分类有很多角度,从是否使用线缆可分为有线通信和无线通信,在有线通信中,又可细分为光纤通信、电缆通信等。

这种根据信号传输载体的分类方式被广大民众所熟知,以至于一些人把它当作了通信分类的唯一方式。

实际上其它分类还有很多,根据收发情况的不同可分为单工通信、半双工通信、双工通信。根据是否保密的区别,可分为保密通信和非保密通信。骑个摩托车去送信叫做运动通信。喇叭哨子叫做简易信号通信。把所有汉字都用阿拉伯数码代密,这是密语通信。

而利用量子效应的通信方式就叫做量子通信,量子通信的说法跟半双工通信、运动通信、密语通信等一样,都是根据通信的某种特性而进行的分类,这在通信行业内是毫无问题的说法。

量子通信的真正意义是什么呢?当前的信息加密方法已经非常成熟,安全性已经可以达到我们所要求的任意强度,但始终有一柄达摩克利斯之剑悬在我们头上,那就是安全依靠的是计算复杂性,永远不能排除被破解的可能。

量子通信将计算复杂性这个数理逻辑领域的问题,扩展到了物理领域,用客观物理现象实现了密码的不可破译性,用量子力学原理解除了这柄达摩克利斯之剑,这才是量子通信的意义所在。

【作者:张弛,通信网络产业观察者,通信博士,副教授,科普作者,网名“奥卡姆剃刀”】


奥卡姆剃刀


我们通常所理解的量子通信(quantum communication),是指利用量子纠缠来实现瞬间的信息传递,哪怕是在宇宙中无限遥远的两个点。但爱因斯坦的相对论不允许物质和信息传输速度超过光速,所以量子通信本身就是一个在现有理论框架下无法实现的概念,一些专家激进一点说是伪科学虽然不妥,但也只是对有人故意混淆这个概念的厌恶和憎恨而已。

中国的量子通信实际是量子保密通信,是指利用量子纠缠对通信信号进行加密,通信本身还是要靠无线电、光纤等进行,速度还是不会超过光速,在这方面中国确实是走在了世界的最前面,而且也投入了实际应用,我们没理由贬低自己。

这就像夫妻两人分居在北京和上海,通过写信交流感情,信交给邮局靠邮递员来传递,夫写信到妻收信需要3天时间,整个过程就叫通信。

但夫妻两人浓情似海,迫切需要瞬间就把信送达对方,这个概念就叫量子通信,然而这种瞬间传信在这个宇宙中是根本无法实现的。

就在这时,又发生了一件很不爽的事情,邮递员竟然偷看丈夫写给妻子的信,丈夫就和妻子商量,我们把信封加上一把锁,锁里面装上炸药,邮递员就没法偷看了,一偷看锁就会爆炸,把信销毁。这就叫量子保密通信。

所以量子保密通信就是量子保密通信,不是什么量子通信,量子通信这个词“quantum communication”现在还没有什么意义,你去谷歌上用英文搜索,基本上都只和中国的量子保密通信有关,不知道未来这个词会不会真的成为世界标准,量子保密通信就是量子通信?我估计不太可能,科学毕竟是严谨的。


徐德文科学频道


量子卫星上天,只是试验用的,是一个大项目。在没有看到1公里的量子纠缠是否成立的前题下,在一公里的范围内没看到相互改变对方存在态的前题下,就给立项了,看来是谜信量子力学了。没在权威杂志上质疑量子力学,如同在教堂反对上帝存在一个道理,敢质疑不敢刊登。量子力学一百年,懂量子力学的人不存在,只属于个别人的专利。再过一百年还是没人懂量子力学,那还是科学吗?称神学好了。不懂量子力学,立项就容易得多了,个别人说什么就是什么。量子纠缠不遵循物质的携能性和能量克服阻力性,相距无穷遥远在无力到达的前题下可相互改变对方的存在态,违反能量存在规律,违反阻力存在现律。墨子号不发射二束强激光,密钥分发不存在了,纠缠一方单光子又不能同强激光一同运行,一束不可见暗淡光子倒是可以。是不是伪科学,以能否发现问题,解决问题为判断的标准。所谓的现代量子力学家们以保密为由(实际上是一束不可见暗溃光子),不保密不行,又没解决真正的问题。只用一束不可见暗淡光忽悠世人,怎么不引起人们去质疑。是不是伪科学,时间是衡量标准,总是吹,以宣传为主,不见真品,怎么不引起人们去质疑。总认为量子神秘,总说难,拖时间就有了理由,忽悠就成了家常便饭。中国的量子神棍们,在伪科学的圈子里只能是混时间,该为国家作贡献了。


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