中國的量子通訊究竟是「真量子」?還是給舊事物安個時髦的名字?


此【中國的量子通信】非彼【量子通信】,讀者自己可以做出判斷。

一、【中國的量子通信】是指解決信息傳輸加密的問題,而不是解決信息的傳輸問題。

二、【量子通信】研究的是信息傳輸的問題。也就是如何利用量子糾纏來實現瞬間的信息傳遞,哪怕是在宇宙中無限遙遠的兩個點。這種傳輸是與現有的有線傳輸信息和無線傳輸信息完全不同的,類似心靈感應的巫術。其實,按照量子糾纏理論,利用糾纏態量子進行超越光速的信息傳遞,根本是不可能的。因為糾纏態量子一旦被測量,糾纏態就坍塌了,不可能傳遞任何信息,同時也就不存在改變一個糾纏態量子的狀態就可以瞬間改變另一個量子狀態的事情。還有,愛因斯坦的相對論不允許物質和信息傳輸速度超過光速,所以量子通信本身就是一個在現有理論框架下無法實現的概念。

三、有爭議的是:潘建偉團隊的實驗是向衛星上的一種特殊晶體發射了一束激光。該晶體會釋放一對偏振方向相反的糾纏光子;然後,兩個光子分別被發射到相距1203公里遠的德令哈和麗江。在西藏的高山上,稀薄的空氣令光子不那麼容易衰弱。潘建偉團隊採用的是單光子密鑰傳輸,而不是採用的量子糾纏密鑰傳輸。單光子密鑰傳輸利用了量子疊加態,以及測量本身會對量子態干擾的原理進行的。有專家質疑:這種單光子密鑰傳輸,不是量子糾纏密鑰傳輸;應該是屬於激光傳輸,不是量子傳輸;所以不是量子通信衛星,是激光通信衛星(有報道,上世紀八十年代,世界上就有國家成功的發射和使用激光通信衛星)。

每個人看問題的立場和切入點不同,見仁見智吧。我個人認為,要是從科學探索和實證的角度,有條件做這樣的實驗比不做好,畢竟實驗還是有積極意義的。但是違背科學的精神和實事求是的原則,過於誇大其詞,包裝和混餚不同的概念就錯了;還有不考慮國情,無限制的巨資投入,走偏了也不必要。因為:①【中國的量子通信】解決的並不是通信傳輸的問題,而是通信加密的問題;②在通信加密領域中,作為一個有益補充,它不是對原有加密方法的顛覆;③現階段更適合於絕密信息的加密,並不適合於普通密級的信息加密。


量子通訊的真正名字叫量子加密通訊,量子通道只是用來傳輸和生成密碼的,加密的信息走的是經典的通道,比如光纖。

圖:目前廣泛採用的RSA演算法,在量子計算機面前不堪一擊

量子加密通訊是量子計算機產生後必然要出現的一種加密信息的一種方式。目前廣泛採用的加密技術是利用數學方法進行的加密。用現在的計算機來進行解密計算,可能要用幾十、上百年時間才算得出來,而採用量子計算機進行這種解密運算,只需要幾秒鐘就出來結果了。

目前,量子計算機已經非常接近適用化,所以,量子加密通訊必須要搞出來,不然,通訊將無秘可保!

圖:墨子號量子加密衛星,注意:它只傳輸和生成密碼,不傳輸信息

量子加密通訊的原理有很多大神都科普了,筆者就只簡單的說一下,看不懂大神科普的,就看下面簡單的描述,了解一下就行了:

加密信息的方法無非就是利用數學方法、利用事先約定的密碼薄等方法加密。由於量子計算機的出現,目前的數學方法已經不可靠了。如果依靠密碼本的方式,也可以利用數學方法計算出來,比如利用字母在信息編寫中出現的頻率,就可以將密碼猜出來。當然,這是一種粗陋的辦法,這裡只是打個比方。

圖:墨子號

最高級的加密方法就是一次一密(每次通訊都換密碼),最好做到密碼比信息還長,這樣就不可能在通訊過程中發生泄密了。但是,密碼的保存和傳輸過程可能會發生泄密,所以還不是絕對的安全。

圖:墨子號的實驗任務

量子加密通訊就是利用了量子的一些奇怪特性:量子疊加態、糾纏態,進行密碼的生成和傳輸,在光量子的發送過程中同時完成密碼的生成。由於量子態的隨機性和不可複製性,這種密碼是不可能被竊聽到的(竊聽會導緻密碼生成的失敗,發送密碼的雙方就會發現存在竊聽者)。密碼生成和傳輸完成後,利用這個密碼進行信息的加密,加密的信息依然走的是經典通道,例如無線電、光線。需要注意的是,量子密碼不光可以通過衛星傳輸,也可以通過光纖傳輸。目前的墨子號還只是一個實驗衛星。

量子加密通訊是一種突破性的技術,依據目前的科技水平是不可能進行竊聽的,在目前來說,它就是一種絕對機密的通訊方式,所以,它是一個突破性的技術。

什麼才是假量子呢?見下圖:

圖:扯淡的量子針灸


個人淺見,歡迎指正。如果這個答案對你有所幫助,點一下贊和關注吧……謝謝


當然是真量子。

之所以有人覺得中國的量子通信是給舊事物安個時髦的名字,是因為一些這麼說的文章到處傳,裡面典型的語言像這樣:

「這個衛星居然敢被冠以量子通信的名號,就是一個巨大的欺騙!充分說明潘建偉完全是一個牛皮大王。這叫什麼量子通信?實際上就是一個傳統的激光通信衛星,依然是用激光通道傳送,包括聲稱所謂量子加密也不過是傳統的加密手段而已。」

有人問我怎麼看這文章,我回答:這是非常愚蠢的胡攪蠻纏。

一,墨子號量子科學實驗衛星實際做的是什麼?

墨子號有三大科學任務,其中一般被媒體稱為「量子通信」的,是「量子密鑰分發」這個任務。

星地之間的量子密鑰分發,是在衛星和地面站之間發出帶有偏振的光脈衝,利用量子力學的特性,讓衛星和地面站同時獲得一串相同的隨機數字元串,用作以後給明文加密解密的密鑰。

這裡的一大關鍵,是每個脈衝只包含一個光子。光子是光的最小單位,如果比一個光子還少,就完全沒有光了。因此竊聽者或者拿走這個光子,這樣可以阻斷通信,但不能竊密,或者放過這個光子,這樣仍然不能竊密,——無論任何情況都不能竊密。

量子密鑰分發

二,類似的實驗有沒有別國在做?

有,例如日本就發射了一顆名叫「蘇格拉底」的微型衛星,也研究了相關的技術。但是,由於他們的對準精度不夠,為了讓探測器收到信號,只得發一個很強的光脈衝,一次發一億個光子。不是單光子的情況下,別人偷一部分光子回去,就可以竊密了,所以這顆衛星做不了量子通信。

因此,這些日本作者在他們的論文中,坦率承認他們沒有實現量子通信,只是在研究相關的技術。然而,他們所在的研究所卻在自己的主頁上大肆吹噓,說自己實現了微型衛星的量子通信,讓世界各國不明真相的媒體跟著炒作了一波。如此「工匠精神」,也真是很日本了!

三,量子通信衛星就是傳統的激光通信衛星嗎?

看了以上的介紹,你就明白了,完全不是一回事。傳統的激光通信是用激光本身來傳信息,而量子通信衛星是用激光來產生密鑰,然後密文再用其他任意的方式傳輸。在科學意義和技術難度上,顯然是量子通信大得多。

所以日本作者的文章,雖然沒有實現量子通信,也發了很高檔次的期刊,因為僅僅是相關的研究就很重要。也正是因為同樣的原因,他們才會自吹自己做到了量子通信。

所以,回到題主的問題:得無知和自大到什麼程度,才會相信「量子通信衛星就是傳統的激光通信衛星」呢?


中國的量子通訊自然是真量子。但是涉及量子通訊的問題我會做一些額外的解釋,否則及其容易讓人誤解。如果不做這些解釋,我發現不少物理科班出身的人還犯迷糊。大家看我下面這幾個問答,應該就能大概明白怎麼回事了。

量子通訊衛星的量子糾纏具體是怎麼實現的?

答:量子糾纏可以通過激光穿過非線性晶體來產生。量子衛星的量子糾纏就是通過傳遞激光來實現的。

量子糾纏可以用來傳遞信息么?

答:量子糾纏不可以傳遞信息,不然會和愛因斯坦的相對論相衝突,違反宇宙因果律。

量子通訊衛星是怎麼傳遞信息的?

答:量子通訊衛星傳遞信息的方式是經典信道,也就是經典的調製和發射電磁波的方式來傳遞信息。

那量子通訊衛星真的用到量子力學了么?

真的用到了。量子通訊運用了量子力學中的量子糾纏為信息做加密。

用量子糾纏來加密是什麼意思?

簡單來說,就是量子科學中有個定律可以證明,你不能複製出一個一模一樣的量子糾纏態,如果你要複製一個一模一樣的量子糾纏態,那麼原始的糾纏態一定會被破壞。這叫做量子不可克隆定律。

試想你現在把一段信息加密傳送,解讀這段加密信息的鑰匙是一個量子糾纏態。假設有一個竊聽者想來偷我們的鑰匙拿去複製,

如果是經典情況,這個竊聽者可以神不知鬼不覺的複製我們的鑰匙,然後再把鑰匙原封不動的還到原來的地方,這樣我們無法察覺我們的信息已經被人破解了。

如果是量子情況,竊聽者在複製我們用量子糾纏做的鑰匙後,原來的鑰匙就會被銷毀,這樣我們就會發現原來的鑰匙壞了。從而推測出有人在竊聽我們。


中國的量子通訊究竟是"真量子",還是舊事物換個時髦的外裝。只要把0和1的分量比特進行信息處理,都能給人帶來是舊裝的感覺。但技術是可以根據理論去操作的。

從墨子號衛星上去分發出一個光量子來,並且準確地去與地面量子通迅站接收裝置中的單一光子相互糾纏是十分困難的。不過辦法是有的,可以從墨子號衛星上發出一束較高能輻射的若干個光子,這樣有利於接收到,通過冷卻(最好做到真空冷卻,即在很薄不保溫的真空管外進行冷卻處理過)作用吸收輻射的能量後,再通過分光器去分發出一個光量子,使其與另一個從分光器中分發出的量子糾纏,並且是按衛星傳輸激光束中的光子排列順序進行,這樣做能盡量保持原來的信息含義,又利於分光處理。然後立出與以前不同演算法的同樣用0和1為比特基數去進行信息處理。在這種情況下,應該與激光通迅有別,但有相似之處是不可否認的。如那兩種信息變化和信息處理過程,都離不開量子或電磁波攜帶能量的大小變化能導致信息變化這一問題。像一個攜帶高能的量子和一個攜帶低能的量子之間相互作用產生糾纏的態信息,與兩個攜帶大致相同能量的量子之間相互作用產生的糾纏態信息有較大區別,前者甚至不能分發密鑰。電磁波之間的相互干擾也存在攜帶的能量大小這一問題。

在這裡提出一個人們容易怱略的問題,那就是,根據波/粒二象性理論去分析,波代表粒子存在,粒子有時代表波的存在。其實,這種理論是有缺陷的,一個單發的粒子不可能產生波和頻率,如果用一皮秒輻射出的若干個電磁粒子用分發器去控制,都很難控制到只有十個光子排例的電磁輻射。有了這樣的理論區分,就能給量子糾纏態信息應用發一個特殊"執照"了。


是真量子。所謂真量子是指確實是利用了量子力學的通信來進行的。

目前中國所謂的量子通信主要有兩種方式:一個是利用量子芝洛效應的反事實通信;一個是利用量子不確定性的量子加密通信。

反事實通信雖然實驗成功了,但是好像並沒有實際應用計劃。所以目前所說的量子通信主要是指量子加密通信。

這正是中國的墨子號量子實驗衛星的主要測試對象。它是根據量子不確定性實現隨機密鑰發送,配合傳統加密演算法,實現密鑰的不可破解,以至於即使得到密文,也無法獲得裡面的信息。因此信息本身只需要使用傳統加密協議加密後通過傳統方式發送即可,然後通過量子通信衛星發送密鑰,接收方得到密鑰後即可解密傳統信道獲得的信息,完成解密通信。整個通信過程中,發送和接收信息並不是重點,發送和接收,密鑰才是重點,而這個任務,是通過量子通信衛星基於量子力學原理實現的。

目前能夠在千公里級地星實現量子密鑰分發的只有我國的墨子號量子實驗衛星。(? ′?` ?)


量子糾纏在理論上就行不通,只是光子運動時引動周圍多數微觀粒子的波動。光子總處於運動狀態,永不靜止,趨向靜止的只是光子引起周圍多數微觀粒子的波動變化信息。量子是最小的不可分的單位,光子,電子肯定是量子態,怎麼就成了不可克隆了,不能複製了,這樣一來,糾纏光子信息只能是隨機的,人為控制不了隨機信息,那麼,密鑰信息又來自何方,其中就存在人為控制的問題,無法變隨機為有機。他們說從地面發射激光到墨子號的晶體上偏振上下旋再反回地面目標,這能稱為量子糾纏?上旋1下旋0隻屬於隨機信息,隨機信息出現上旋1.可用概率50%,下旋0可用概率也是50%,最好忽悠了,敵方知道也照樣發射糾纏光子並同時接收就不好忽悠了,是要慘敗的。信息是從地面激光脈衝中發出,那還是量子密鑰分發嗎?只能稱為經典通信。

量子糾纏形成的共識就是偏振上下旋一束暗淡光子夾雜在頻率一致的強激光中發射,濾掉一個波段的激光,剩下的就是密鑰信息。密鑰信息只能從墨子號內面發出,不可能是從地面發出,離開地心和向地心在阻力兩方面是不同的,量子也不可能同激光而行,到時混亂不戡,糾纏光子怎能和激光一起發射,糾纏光子只能單獨發射才能保持糾纏統一性。墨子號倘若停止發射強激光光子流,也就無密鑰分發了,密鑰從客觀上就消失了,這就是還原了經典通信的最好證據。他們稱之為的激光脈衝信息,一個脈衝一個光子信息,他們連光子質量是多少都不知道,憑想像認為是一個光子,忽悠。就是接近光子頻率也不能認定是一個光子,只能認定是一束暗淡光子及其它微觀粒子。一束暗淡光子通過不均勻磁場分為二個矢量發射出去他們稱為糾纏,這根本不符合愛因斯坦稱之為幽靈般的超距作用中所指的糾纏。一秒鐘能發射26.2兆個秘密比特,不可能一個光子一個光子地發射,只能是激光式一束一束地發射,時間限定為一秒鐘,一秒鐘不可能隨時隨地產生26.2兆個糾纏光子,是用儀器一束一束用暗淡光子偏振上下旋發射的,客觀上才能達到數量的目的。一個脈衝一個光子,脈衝本身就是激光光子的運動形式,激光本身就是光子運動,激光脈衝不說是26.2兆個光子,卻說成非一束單光子,目的何在呢?光子質量不知曉,就是一個光子擺在激光脈衝里,怎麼辯明真偽。一束暗淡光子,通過不均勻磁場後,完全能夠攜帶信息直接發送,只因為屬於經典式的,權當密鑰信息分發吧!一支蠟燭的燭光照到1.8公里處的暗淡程度就稱為接近單光子的靈敏度了,是不嚴謹的科學態度。現代科技還無法抓控一個光子,也無法用最先進的儀器去操控單光子。依據單光子單獨存在時間有限,儀器還沒有反應過來單光子就不見了,就被吸收了。在地球表面,高能與高能之間存著相互作用力,具有一定的吸引力,那怕作用力存在得很弱小,改變一個光子的軌跡客觀上還是可行的。在雙縫實驗中,儀器放在一縫處就不干涉了,說成光子具有意識偏離了干涉區,實驗全過程不怎麼嚴謹。

質疑量子密鑰分發信息,質疑量子糾纏,他們被所謂的勝利沖昏了頭腦,吹的本性使牛皮吹破了,難似掩蓋本來面目,再沒有什麼能吹的了,再沒有什麼地方能進展了,事實勝於雄辯。


潘建偉的量子通信是不是騙局我覺得不能輕易下結論。不過潘肯定不是一個實實在在的人,看潘建偉的報告,每次都說的雲里霧裡好像是量子力學的基本概念介紹,從來沒有說他自己到底在研究什麼,解決了什麼問題。一開始提的量子通信是有忽悠人的嫌疑,現在已經改口說是量子加密通信了。如果真像潘自己說的那樣,潘應該做的是量子糾纏發射與接受裝置以及量子傳輸中繼裝置。所謂量子,其實也就是光子。所謂量子加密通信是在通信採用常規的光纖或微波通道,量子加密走另一條通道,因此量子通信的成本較高。潘建偉並沒有理論的創新,那些裝置也不是他原創的,他的貢獻在於建立了量子糾纏遠距離傳輸的實用化,這是他獨特的,領先的。當然,要想使得量子通過多級光纖中繼而保持糾纏與可測量,本身也不是一件容易的事。這些東西理論上並沒有什麼神秘的需要保密的內容,只是在裝置中的具體實現需要保密。就跟飛機發動機理論沒什麼保密的,需要保密的是材料和內部細節。他應該老老實實把自己的研究工作說出來,目前量子通信已經實現的內容是哪些,下一步準備做什麼,這個如果還要保密,那麼難免不使人懷疑,何況他還是中科大那幾個量子公司的股東老闆呢。


量子通訊是在量子力學大師建立起量子力學之時就提出來了,只是由於技術問題,直到上世紀九十年代又被科學家「炒熱」,而真正起步是2004年以後的事。

中國的量子通訊成就應當是在全世界最突出的。目前,由於配套的量子存儲器還未問世,真正的量子邏輯器件也沒成形,所以,量子通訊只能先期實現量子保密通信。不過量子隱形傳態全通信的實現為期不遠。中國的科學家是量子通信的先驅,功不可沒。

量子保密通信就是常規通信編碼前,加裝量子識別碼進行保密。量子通信的一個重要特性----保密安全,其實已實現。人們對通信的安全需求是非常迫切的,能實現量子保密通信,人們其實已獲得了極大滿足,至於量子全通信,人類可以慢慢做。基本上是這樣的,當人類實現量子全通信之時,也是量子計算機誕生之時,也是量子互聯網誕生之時,也是量子信息技術全面佔領人類各個技術角落之時。也是現在的電子技術、互聯網技術等全面退場之時


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