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你完全可以理解量子信息(16.2-完) | 袁岚峰

袁岚峰 风云之声 2019-10-07

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解读科学,洞察本质

戳穿忽悠,粉碎谣言

导读

墨子号的发射和京沪干线的建设,标志着中国的量子通信接近了产业化。近代以来,这是第一次由中国创造一个新的产业,历史意义十分重大。愿中国青年都摆脱冷气,只是向上走,不必听自暴自弃者的说话。能做事的做事,能发声的发声。有一分热,发一分光。


前文参见:   你完全可以理解量子信息(1) | 袁岚峰

                     你完全可以理解量子信息(2-3) | 袁岚峰

                     你完全可以理解量子信息(4-5) | 袁岚峰

                     你完全可以理解量子信息(6) | 袁岚峰

                     你完全可以理解量子信息(7) | 袁岚峰

                     你完全可以理解量子信息(8-10)| 袁岚峰

             你完全可以理解量子信息(11-12)| 袁岚峰

           你完全可以理解量子信息(13)| 袁岚峰

             你完全可以理解量子信息(14)| 袁岚峰

             你完全可以理解量子信息(15)| 袁岚峰

             你完全可以理解量子信息(16.1)| 袁岚峰


问:北京大学物理学院退休教师王国文写了许多文章,说量子通信的原理是错的,潘建伟是骗子。例如他的《扫谎打非:敦促潘建伟院士走出迷途》说:


笔者与量子打交道久长(一甲子),对量子真相探究的昔今情况比较了解,包括哲学、数学、理论和实验方面。自己漫长从容的探索也有所收获,结果可以说,还是拥护爱因斯坦、玻尔、德布罗意、薛定谔、海森伯、狄拉克、玻恩、盖尔曼、温伯格等不承认有鬼魅隔空作用。说隔空作用存在,爱因斯坦错了,细查并无确实的实验根据。如今,眼看量子物理被曲解,科学精神被罔顾,良知被泯灭,纳税人的辛苦钱被糟蹋,有些想法越来越觉得不得不说。从物理理论和实验两方面考察,有足够理由认为:所谓的非定域关联(非定域性,隔空鬼魅作用)——“当测量一个粒子时,另一个与之关联的粒子会瞬时改变状态,无论它们相距多么遥远。”——纯属谎言,因而所谓“量子隐形传态可用于大容量、原则上不可破译(万无一失)的保密通信,也是量子计算的基础。”是无稽之谈。简而言之,量子隔空传输是巫术,多光子量子隔空传输是魔术加巫术。相信这个断言绝对经得起历史的检验,无后顾之忧,无需说等着瞧。因此,对潘建伟学术工作的评价概括为:依据的理论(teleportation理论)——荒谬绝伦,实验的路线——胡作非为,所谓的结论——肆意编造,所做的验证——虚伪假冒,所称的应用——画饼充饥。


答:王国文文章的实质,是在没有给出任何实验证据的情况下,单凭自己的主观臆断就否定科学界公认的量子力学原理。有理不在声高,而在实验证据。像他这样自说自话重复上一万遍,也不可能改变自然规律。


学术界无法跟王国文正常地讨论,因为只有在双方都尊重逻辑和实验证据的前提下,讨论才会有价值。他显然已经陷在自己生造的一套语言体系中了,对别人的证据完全视而不见。至于他的大字报式、充满人身攻击的文风,就更不用提了。


最令人哭笑不得的是,王国文此文还引用了许多批判潘建伟的网民言论,作为对自己的支持:


网民曾怒斥潘建伟团队的八达岭-怀来的和青海湖上的光子隔空传输实验:“真够不可思议的了”,“梦想中的梦想,而且是白日做梦。”,“原理还没清楚就开始吹快要实际应用了”,“这也敢拿出来,你真以为人都傻了吗?”,“把科幻电影的剧情发到学术刊物上了?”,“假的,不可能。”,“伪科学”,“忽悠,接着忽悠。”,“国产零零七”,“骗子漫天飞,这年头儿。”,“刘谦的魔术”,“张宏宝第二”,“这项成果可以获得诺贝尔吹牛奖”,“中国又开始出新的气功大师了”,“科学家都快等价于巫师了”,“我宁可相信河南有虎,这个决不信”,“见鬼了吧”,“愚人节吗?”,“什么是扯蛋?这就是扯蛋!”,“想圈钱?”,“国家应该立案严查,绝不能让这些骗子得逞。”,“一派胡言”,“没出成果别乱吹”,“亩产万斤,画大饼,炒作。”,“看来小潘是孙悟空再世了”,“跟在教堂听的感觉差不多”,“让我觉得他就是喜欢吹牛的大忽悠”。他们像一群嚷嚷皇帝没有穿新衣服的孩子,反映华夏子民的正义感和智慧。


请问,网民的话什么时候可以用来判断科学问题了?还“反映华夏子民的正义感和智慧”?这像是一个大学教师说的话吗?!


问:量子通信如果这么好,为什么美国欧洲不做?是不是因为他们早就发现了这个领域没有前途?


还有网民表示:“我不懂专业,但从朴素的感情出发,我不信中国能做出世界第一的科技贡献。”“短期内凡声称有超过美国的黑科技肯定是骗局。”


答:谁说欧美不做量子通信?只要睁开眼看看世界,证据俯拾皆是。


2016年5月,欧洲发表了《量子宣言》(http://qurope.eu/manifesto),宣布将从2018年起启动10亿欧元的量子技术旗舰研究计划。其中的第一项研发目标,就是“发展能用于密码术和窃听检测的量子中继器的核心技术,实现长距离、点对点、量子安全的连接”。       


欧洲《量子宣言》


2016年7月22日,美国国家科学技术委员会发布《先进量子信息科学:国家挑战及机遇》的报告(http://mp.weixin.qq.com/s/FRPyx_Xu-dPicH1l0BEcCQ)。其中提到:


量子通信是目前较活跃的研究领域。其中,量子密钥分配研究近期受到广泛关注。近期,量子通信还可能应用于虚拟货币防伪和量子指纹鉴定等。远期应用方面,量子网络将连接分布式量子传感器,用于全球地震监测。未来5-10年,将开发出可靠的光子源及相关技术,实现远距离量子信息传输,并推动量子处理器间数据共享协议的相关理论研究。


事实上,欧美正在增加对量子通信的投入,而且这在很大程度上是受到了中国飞速进步的刺激,努力要追赶中国。


当中国落后时,许多人经常抱怨中国没有创新。现在中国领先了,这些人又认为:你怎么能走在别人前边?肯定是假的!得,中国是里外不是人,无论如何都要背锅。我不禁要请问一下,要怎么样你们才会开心呢?这是典型的失败者思维方式,自己失败就不相信别人能成功。


问:量子技术听起来就不靠谱。


例如潘建伟在一个科普报告中说:


比如说我在上海的航班延误了,但要在几分钟之内到北京,怎么办?我坐飞机肯定不行了,但是如果说北京和上海之间我有两团纠缠物质的话,我可以对上海的这个潘建伟和旁边这种纠缠物质进行一种测量,把它都变成一个个纠缠粒子,那么你会得到一组数,通过这无线电台可以把它发射到北京。到了北京之后,可以对这团物质再做一种所谓的幺正变换,就可以用同样多的物质把它给重构出来。这样一种过程,我们就把它叫作量子世界的筋斗云。当然,要传送人、传送比较复杂的客体,还需要比较长的时间。


对此,有人嘲讽道:“潘建伟大师的终极目标是大变活人,用量子纠缠态进行隐形传输,把一个人分解了以接近光速瞬间传输到另一个遥远的地方组装,这么重大的军事价值,国家应该投资几万亿。”


答:有了本文的基础,你就明白潘建伟在这里说的是量子隐形传态。


科学家在媒体面前经常有一种无奈:说得专业、准确,对方听不懂;做个形象的比喻,又损失了准确性。普通人如果感到媒体上的一些表述不可思议,应该想到这可能只是一个简化的说法。他们要是给你摆出一堆数学公式和实验仪器,严谨倒是严谨了,你看得懂吗?因此,要质疑科学家,针对的应该是他们的科学著作,而不是媒体上的比喻


大家要想明白一个基本道理,现代科学是很不容易学会的。博士寒窗苦读十几年才掌握的知识,三言两语就给你讲得完全理解,世界上怎么可能有这么便宜的事?有时在我写的科普文章的评论区里,有人留这样的言:“你写的我看不懂,所以这个东西肯定是假的。”这脑子是怎么长的?!


你坐汽车、飞机的时候,有没有先理解内燃机的原理?大多数人没有,只是相信专业人员而已。这是现代社会能够运行的基本前提。如果你什么都不信,那只能住到山洞里去了。


问:2017年7月,日本信息通信研究机构(NICT)宣布首次用超小型卫星成功进行了量子通信实验,该机构称这使超远距离、高保密性卫星通信网研究向前迈进一大步。日本的技术是不是超过中国了?


答:没有,这是个假新闻,日本的卫星根本没有做量子通信的实验。他们自己的论文写得很清楚,这颗卫星不能做量子密钥分发(回想一下,这是量子密码术的另一个名字,也就是很多媒体在报道“量子通信”时实际指的东西),因为每个光脉冲中包含一亿个光子。我们前面强调过,量子密码术要求用单光子,所以一亿个光子就是一亿倍的不达标。


为什么要用这么多光子?因为他们的对准精度不够。所以,这颗卫星实际做的是常规的激光通信。他们认为他们的技术有可能用到星地量子通信上,这我们没意见。但无论如何,这项工作只能算是尝试发展相关技术,本身绝对没有实现量子通信。


特朗普怒怼假新闻


最可笑的是,日本作者的论文中明确承认没有做量子通信,他们所在的单位NICT却在主页中睁眼说瞎话,自称实现了星地量子通信(http://www.nict.go.jp/en/press/2017/07/11-1.html)。各个媒体的错误报道就是这么来的,——谁能想到一个堂堂的国立研究机构公然撒谎啊!论文不是假论文,消息却是假消息,如此奇葩世所罕见!


十七、结语


量子信息领域的国际竞争,大图景如下。在量子通信方面,中国领先,欧洲和美国也投入了很多努力,在跟随中国发展。在量子计算方面,欧美领先,中国也不断做出重要的成果,最近接近了并驾齐驱。如果这两个领域相比较,整体而言量子计算的重要性高于量子通信,但离实用也更远。


对于中国这样一个整体上处于落后位置、泄密风险十分严重的国家,量子密码术简直是上天送来的礼物,应该以最高的优先级发展。如《孙子兵法》所言:“先为不可胜,以待敌之可胜。不可胜在己,可胜在敌。”好比在冷战时期,美苏追求的是全球霸权,而中国追求的首先是保住自己,所以美苏的上万件核武器都不能达到目标,而中国的有限核威慑就足以达到目标。


墨子号量子卫星的发射和量子通信京沪干线的建设,标志着中国的量子通信接近了产业化。自从人类进入近代社会以来,这是第一次由中国创造一个新的产业。我们在许多产业做到了世界第一,例如高铁、电信、超算,固然都很了不起,但这些产业都是别人开创的,我们是在别人的框架里后来居上。只有量子通信,在国际上是没有先例的。这个中国首创的产业是一座里程碑,历史意义十分重大。


中国在农业社会的时间太久,太多人以四平八稳随大流为美德,甚至在别人做出成果后还要千方百计地去诋毁谩骂,这种文化必须改变。鲁迅在《热风·随感录四十一》中说得好:“愿中国青年都摆脱冷气,只是向上走,不必听自暴自弃者的说话。能做事的做事,能发声的发声。有一分热,发一分光。”


创新不只是科技人员的事,全社会民众都应该参与进来,建立推崇创新、奋发有为的文化。中国的发展已经到了以科技创新为核心的阶段,现在一切条件都远胜从前,只要发挥主观能动性,有什么能阻止你为天下先呢?


愿这大时代,点亮你心中的梦想!


(全文完)


背景简介本文作者为袁岚峰,中国科学技术大学化学博士,中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室副研究员,科技与战略风云学会会长,微博@中科大胡不归,知乎@袁岚峰(https://www.zhihu.com/people/yuan-lan-feng-8)。本文应新浪科技之邀,2017年8月31日以《<科学大家>| 4万字干货!你完全可以理解量子信息》为题发表于新浪科技“科学大家”栏目(http://tech.sina.com.cn/d/2017-08-31/doc-ifykpysa2199081.shtml)。 

致谢:感谢中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室陈宇翱教授、陈腾云博士、彭新华教授、陆朝阳教授、张强教授、张文卓博士和清华大学交叉信息研究院尹璋琦博士、物理系王向斌教授在科学内容方面的指教。

责任编辑:郭尖尖


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