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中国量子通信论文发表时间

发布时间:2024-07-01 09:08:13

中国量子通信论文发表时间

中国科技大学7日宣布,中国科研团队成功实现了跨越4600公里的星地量子密钥分发,标志着中国建成了天地一体的广域量子通信网雏形,为将来实现覆盖全球的量子保密通信网络奠定了科学基础。7月7日清晨,中国科学技术大学潘建伟教授和同事陈宇奥、彭承志,以及中国科学院上海技术物理研究所、济南量子技术研究所、中国有线电视网络有限公司王建宇课题组。在国际学术期刊《自然》上发表了一篇题为《跨越4600公里的综合量子通信网》的论文,证明了广域量子保密通信技术在实际应用中的条件已经初步成熟。

据介绍,《自然》杂志评论员评论说,这是地球上最大、最先进的量子密钥分发网络,是量子通信的伟大工程成就。2016年,中国成功发射了世界上第一颗量子科学实验卫星墨子。2017年,我国建成全球第一条量子保密通信干线京沪干线。在京沪干线与墨子成功对接的基础上,中国科研团队建成了世界上第一个集成700多条地面光纤量子密钥分发链路和两条星地自由空间高速量子密钥分发链路的广域量子通信网,实现了星地一体化的大规模,多用户量子密钥分发。整个网络覆盖全国四省三市32个节点,包括北京、济南、合肥、上海4个量子城域网。它通过两个卫星地面站与墨子相连,总距离为4600公里。目前已接入金融、电力、政务等行业用户150多个。

量子密钥分发主要在光纤和自由空间中实现。光纤量子密钥分发技术的信道稳定性好,可以实现基本恒定的安全码率,可以方便地连接到大都市圈的千家万户;而在光纤资源有限的情况下,它可以通过卫星传输的自由空间信道连接。将地面光纤与自由空间相结合,可以实现大规模、全覆盖的全球量子通信网络。

只有我国拥有强大的科技实力,其他国家才不敢攻击我国。我国能越来越强大,并能成功制造出世界上第一台星地量子通信网络表。我们的科研人员很有实力,他们的创新能力也很强。我们应该多了解这些科研人员。只有这些科研人员的存在,我们的中国才能更强大它才能变得越来越强大。如今,打仗已不仅仅是一个枪炮时代,而是一个科技时代。只有当一个科技强盛的国家处于战争状态时,它的机会才会很大。

可能很多人还记得这些新闻,2016年8月16日,我国发射了世界上第一颗量子科学实验卫星。

国际上几乎所有最重要的媒体,如BBC、《纽约时报》,还有《自然》、《科学美国人》等杂志,都报道了这个事件,并把它评为改变世界的十个重大科学事件之一。《华尔街日报》也以《沉寂了一千年,中国誓回发明创新之巅》为题进行报道。

以量子卫星为代表的来自中国的一系列量子信息技术成果,也直接或者间接触发了欧洲和美国的重大投入。比如,欧洲正式启动了量子技术旗舰项目,美国也通过了“国家量子行动法案”。

最近几十年,物理学发展到新的阶段,即使有百亿亿个光子,在实验室里可以精准地控制一个一个的光子、一个一个的原子。这些技术正在催生“第二次量子革命”的一些新技术,包括安全通信、超快计算、精密测量等技术。

我国量子信息领域在高水平期刊上发表论文的情况,可以看到,从1998年开始,高水平论文数量已经增长了80多倍,这也是我们国家科技方面在改革开放40年里进步的缩影。

未来在地面用光纤的方法实现城市里多个节点的量子通讯网络,再利用卫星实现超远距离,例如几千公里的安全信息传输,组建一个能够保障国家信息安全的骨干网,同时催生下一代的信息技术。

总的来说,量子通信已经比较成熟了,而且我国是全面领先于欧洲和美国的。但量子计算刚刚从基础研究迈入技术积存和集中攻关的阶段,根据其实现难度,基本可以分为三个阶段。

1、量子霸权是一个学术定义,指能够造出一台在某个问题上超越经典计算机能力的量子计算机,我国有希望在未来的不长的时间内能够达到这个目标。

2、未来的5—10年,能够实现一些有实用价值的,比如可以应用于材料设计、组合优化、大数据等的模拟机。

3、量子精密测量的实现难度比量子计算容易,它的应用将也会非常广泛。利用量子比特非常敏感的特征测量一些重要的物理量,比如重力、磁场、电场、温度等,从而把它用于导航技术、生命医学检测等方面。

虽然目前态势较好,但我国也面临着一些非常严峻的挑战。2017年10月24日,美国召开听证会讨论如何保证美国在量子技术国际竞争中的领导地位。

会议提到:“德国最先开展原子弹研制,但美国率先造出原子弹;前苏联最先进入太空,但美国率先实现了登月。尽管目前中国在量子技术若干方向上暂时具有优势…”

“……只要美国有意愿,就一定能够再次领先……美国绝对无法承受在量子技术革命竞争中失败的代价。”

最后做一个总结,“曼哈顿计划”改变了20世纪的世界格局。“第一次量子革命”时,因为历史原因,中国并没有太多的参与,但现在“第二次量子革命”是一个非常好的机遇,是一个能够使我们从之前的跟随者、模仿者变为引领者的机会,希望中国的科学家希望在“第二次量子革命”里能够发挥非常好的作用。

北京时间1月7日凌晨,中国科学技术大学潘建伟团队在《自然》杂志上发表了题为“跨越4600公里的天地一体化量子通信网络”的论文,验证了广域量子保密通信技术在实际应用中的条件已初步成熟。

中国科学技术大学教授潘建伟表示:“我们的工作表明,量子通信技术对于大规模的实际应用已经足够成熟。类似地,如果把来自不同国家的国家量子网络合并在一起,并且如果大学,机构和公司聚集在一起以标准化相关协议、硬件等,则可以建立全球量子通信网络。”

目前该天地一体化量子通信网络已经接入包括金融、电力、政务等150多家行业用户。2019年初,国家电网有限公司基于该网络,建立了跨越2600公里的量子密钥分发信道,实现了电力通信数据加密传输,首次从工程上检验了星地量子通信开展实际业务的可行性。

“本工作发展的相关技术也为量子通信系统小型化、低成本、国产化奠定了基础。”中国科学技术大学方面表示,“最近团队成功研制了重量约百公斤的小型地面站,实现了与墨子号的星地量子密钥分发实验,和国际多个地面站的进行了星地量子密钥分发实验,未来有望进一步做到可单人搬运;同时,在保证密钥分发速率的前提下已经成功研制几十公斤的小型化空间量子密钥分发载荷,这些成果也为形成卫星量子通信国际技术标准奠定了基础。”

量子科技是利用量子态对信号变化灵敏度高的特征而产生的新技术!

量子科技主要应用于雷达,磁力仪等对微弱信号敏感的领域!

量子纠缠通信可解决航天黑障电磁波不能通信问题与潜航器保密通信问题以及行星际飞行器信号弱问题!

量子纠缠通信是点对点,无电磁波发射,无延时,无限制距离,可穿透电磁屏敝,无法侦测的优点!在航天与军事领域极重要!

航天飞机要与地面通信必须钻孔安装外部天线,隔热瓦就做不到全履盖!哥伦比亚号空中解体,七名航天员丧生!

如果航天飞机使用量子纠缠通信,就不用钻孔了,隔热瓦就可以全履盖了!航天飞机的安全性就大大的增加了!

量子测控是对量子纠缠原理的新的应用!可以对冥王星轨道飞行器直接测控,也可以对登陆机器人直接测控!是点对点的,无需使用中继设备!

量子计算方面连80286都比不上,量子计算机不能串并联,无法组网,量子数增加会产生高温导致量子态不稳定!

国外评价我们在量子方面有着自己的一席之地,目前我们已经做到了12个超导量子比特的纠缠,虽然IBM做到了50个量子比特,谷歌做到了72个,但他们宣称的量子比特数目还不能形成量子纠缠。

中国量子通信论文发表

(原标题:潘建伟团队再突破:下一代量子通信卫星不再怕光,能白天上岗)

升空数月内,“墨子号”量子科学实验卫星就已完成了世界首次星地量子通信实验。不过,要真正实现实用化的覆盖全球的量子通信网络,仅靠单颗“墨子号”还不够,科学家们还要解决一些重要的问题:比如解决“墨子号”怕光问题、构建卫星星座网络,扩展通信时间等。。

中国科学技术大学潘建伟院士。 上海观察 图

“墨子号”十分“怕光”,目前的量子通信实验,都是在晴朗的夜晚中完成的。从三个方面发展关键技术,中国科学技术大学潘建伟团队在青海湖实现了白天远距离(53公里)自由空间里的量子密钥分发,令下一代量子通信卫星有望克服“怕光”的弱点,实现白天上岗。

相关论文发表在7月24日的英国《自然·光子学》期刊(Nature Photonics)上。

论文的第一作者、中科大副研究员廖胜凯告诉澎湃新闻(),在设计“墨子号”的时候,他们就知道了“墨子号”无法白天工作。现在,“墨子号”大约有68%的时间暴露在阳光下,也就是说,只有不到一半的时间能够工作。而轨道越高的卫星如在地球同步轨道的通信卫星,能“躲”在地球阴影里的时间不到1%。

因此,攻克白天远距离自由空间里的量子密钥分发,给有效扩展量子卫星的通信时间,提高实用性,进一步为搭建覆盖全球的量子通信星座打下了坚实的基础。

三方面突破,解决“怕光”问题

那么,“墨子号”到底为什么“怕光”呢?这是因为,白天阳光造成的噪声,比夜晚要高5个数量级。而基于量子不可克隆原理,量子通信信号无法像普通的通信信号一样放大。因而,保持足够高的信噪比,是白天量子通信要攻克的核心问题,廖胜凯介绍道。

另一方面,在星地这样的远距离中,通信链路损耗较大,典型值大于40dB(dB是描述损耗倍数的单位,40dB和20bB差了两个数量级)。此前的白天量子密钥分发实验,最多只能在链路损耗约为20dB的状态下成码。

为了解决信噪比的问题,潘建伟团队从三个方面实现突破。首先,选择最合适波段的光子。阳光背景噪声主要包括太阳光直射部分和经大气分子散射部分,这其中,波长为1550nm的成分较低,大气散射对该波段散射也较小。团队用这个波段的光子,代替了之前的700-900nm波段,并优化了光学系统,将噪声降低超过一个数量级。

其次,团队在探测器方面,利用频率上转换单光子探测技术,在保持单光子高效探测的同时,实现了光谱窄带滤波,降低噪声约两个数量级。

最后,团队发展自由空间光束单模光纤耦合技术。这是自由空间光通信的关键技术之一,能使自由空间光束的能量能最大限度地耦合到接收单模光纤中区。不过,以往实验中的耦合效率极低,难以满足量子通信的需要。这次,团队兼顾高效耦合和空间维度的窄视场滤波,降低噪声约两个数量级。

综合这三项技术,潘建伟团队在青海湖相距53公里的两点间完成了白天阳光背景下的量子密钥分发实验,在全链路衰减48dB(大于星地、星间链路衰减)情况下,误码率保持在1.65%左右,安全密钥成码率达到150bps。

通向量子通信星座的必经一步

目前,“墨子号”位于500公里高的近地轨道上,运行速度较快,而且受阳光、阴雨天气条件的限制,至少需要三天才能完成全球站点覆盖。廖胜凯介绍道,为了搭建全球量子通信网络,必须发射更多低轨或高轨的量子通信卫星,组建星座,尽可能实现在地球上的任意地点,只要天气条件合适,即可实践量子通信。

随着星座中卫星轨道升高,对地面覆盖范围增加,同时卫星被太阳光照射的概率增大,如轨道高度36000km的地球同步轨道卫星被太阳光照射的概率达99.4%。可以说,实现白天自由空间远距离的量子密钥分发,证实了阳光下星地、星间量子通信的可行性,是通向量子通信星座的必经一步。

文章转载于澎湃新闻

这意味着我国在量子通讯领域得到了迅速的发展,处于国际发展的前沿地位,是我国迈向科技强国的一个重要标志。

这对我们今后的信息化建设有着很大的推进作用,我们网络通信会越来越通畅,越来越方便。

北京时间1月7日凌晨,中国科学技术大学潘建伟团队在《自然》杂志上发表了题为“跨越4600公里的天地一体化量子通信网络”的论文,验证了广域量子保密通信技术在实际应用中的条件已初步成熟。

中国科学技术大学教授潘建伟表示:“我们的工作表明,量子通信技术对于大规模的实际应用已经足够成熟。类似地,如果把来自不同国家的国家量子网络合并在一起,并且如果大学,机构和公司聚集在一起以标准化相关协议、硬件等,则可以建立全球量子通信网络。”

目前该天地一体化量子通信网络已经接入包括金融、电力、政务等150多家行业用户。2019年初,国家电网有限公司基于该网络,建立了跨越2600公里的量子密钥分发信道,实现了电力通信数据加密传输,首次从工程上检验了星地量子通信开展实际业务的可行性。

“本工作发展的相关技术也为量子通信系统小型化、低成本、国产化奠定了基础。”中国科学技术大学方面表示,“最近团队成功研制了重量约百公斤的小型地面站,实现了与墨子号的星地量子密钥分发实验,和国际多个地面站的进行了星地量子密钥分发实验,未来有望进一步做到可单人搬运;同时,在保证密钥分发速率的前提下已经成功研制几十公斤的小型化空间量子密钥分发载荷,这些成果也为形成卫星量子通信国际技术标准奠定了基础。”

量子科技是利用量子态对信号变化灵敏度高的特征而产生的新技术!

量子科技主要应用于雷达,磁力仪等对微弱信号敏感的领域!

量子纠缠通信可解决航天黑障电磁波不能通信问题与潜航器保密通信问题以及行星际飞行器信号弱问题!

量子纠缠通信是点对点,无电磁波发射,无延时,无限制距离,可穿透电磁屏敝,无法侦测的优点!在航天与军事领域极重要!

航天飞机要与地面通信必须钻孔安装外部天线,隔热瓦就做不到全履盖!哥伦比亚号空中解体,七名航天员丧生!

如果航天飞机使用量子纠缠通信,就不用钻孔了,隔热瓦就可以全履盖了!航天飞机的安全性就大大的增加了!

量子测控是对量子纠缠原理的新的应用!可以对冥王星轨道飞行器直接测控,也可以对登陆机器人直接测控!是点对点的,无需使用中继设备!

量子计算方面连80286都比不上,量子计算机不能串并联,无法组网,量子数增加会产生高温导致量子态不稳定!

中国量子通信论文发表机构

中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室的潘建伟教授及其同事,利用冷原子量子存储技术在国际上首次实现了具有存储和读出功能的纠缠交换,建立了由300米光纤连接的两个冷原子系综之间的量子纠缠。这种冷原子系综之间的量子纠缠可以被读出并转化为光子纠缠以进行进一步的传输和量子操作。该实验成果完美地实现了长程量子通信中亟需的“量子中继器”,向未来广域量子通信网络的最终实现迈出了坚实的一步。2010年,中国科学技术大学和清华大学的研究人员完成了一项创举,他们的自由空间量子通信实验将通信距离从先前的数百米记录一步跨越到16公里。此刻,中国科学技术大学上海研究院的研究人员再次创造了新纪录,他们将通信距离扩大到了97公里,横跨中国的一个湖泊。报告发表在预印本网站上。研究人员在海拔约4000米的青海刚察湖上完成了这次自由空间信道量子实验,他们不是在湖这边发射光子,然后让它在湖对岸重新出现,而是利用量子纠缠——即两个量子态互相影响的粒子——在新地点重新创造出相同的量子比特。他们在四个多小时内向97公里外远距传输了1100多个光子。将量子通信距离延长到100公里意味着可以从地面与卫星进行通信,全球范围的量子通信正在变成现实。量子信息因其传输高效和绝对安全等特点,被认为可能是下一代IT技术的支撑性研究,并成为全球物理学研究的前沿与焦点领域。基于我国2001年以来在量子纠缠态、纠错、存储等核心领域的系列前沿性突破,中科院于2011年启动了空间科学战略性先导科技专项,力争在2015年左右发射全球首颗“量子通讯卫星”。中国科学技术大学教授潘建伟、彭承志、陈宇翱等人,与中科院上海技术物理研究所王建宇、光电技术研究所黄永梅等组成联合团队,于2011年10月在青海湖首次成功实现了百公里量级的自由空间量子隐形传态和纠缠分发。实验证明,无论是从地面指向卫星的上行量子隐形传态,还是卫星指向两个地面站的下行双通道量子纠缠分发均可行,为基于卫星的广域量子通信和大尺度量子力学原理检验奠定了技术基础 。在高损耗的地面成功传输100公里,意味着在低损耗的太空传输距离将可以达到1000公里以上,基本上解决了量子通讯卫星的远距离信息传输问题。已量子通讯卫星核心技术的突破,也表明未来构建全球量子通信网络具备技术可行性。2013年10月,中国科学技术大学郭光灿 院士领导的中科院量子信息重点实验室在高维量子信息存储方面取得重要进展:该实验室史保森教授领导的研究小组在国际上首次实现了携带轨道角动量、具有空间结构的单光子脉冲在冷原子系综中的存储与释放。这项研究成果在线发表在《自然·通讯》上。 类比于传统的电子通信中为了补偿电信号衰减而进行整形和放大的电子中继器,奥地利科学家在理论上提出,可以通过量子存储技术和量子纠缠交换和纯化技术的结合来实现量子中继器,从而最终实现大规模的长程量子通信。量子存储的实验实现却一直存在着很大的困难。为了解决量子存储问题,国际上人们做了大量的研究工作。比如段路明及其奥地利、美国的合作者就曾于2001年提出了基于原子系综的另一类量子中继器方案。由于这一方案具有易于实验实现的优点,受到了学术界的广泛重视。然而,随后的研究表明,由于这一类量子中继器方案存在着诸如纠缠态对信道长度抖动过于敏感、误码率随信道长度增长过快等严重问题,无法被用于实际的长程量子通信中。为了解决上述困难,潘建伟、陈增兵和赵博等在理论上提出了具有存储功能、并且对信道长度抖动不敏感、误码率低的高效率量子中继器方案。同时,潘建伟研究小组与德国、奥地利的科学家经过多年的合作研究,在逐步实现了光子—原子纠缠、光子比特到原子比特的量子隐形传态等重要阶段性成果的基础上,最终实验实现了完整的量子中继器基本单元。重要进展:中科大网站2013年10月报道,中国科学技术大学郭光灿 院士领导的中科院量子信息重点实验室在高维量子信息存储方面取得重要进展,该实验室史保森教授领导的研究小组在2013年首次成功地实现了携带轨道角动量、具有空间结构的单光子脉冲的存储与释放,证明了高维量子态的存储是完全可行的。该小组通过两个磁光阱制备了两个冷原子团,利用其中一个冷原子团通过非线性过程制备标记单光子,并通过螺旋相位片使该光子携带一定的轨道角动量,具有特殊的空间结构。而后利用电磁诱导透明效应将其存储于另一个作为存储介质的冷原子团中,实验结果清楚地证明了单光子携带的轨道角动量可以高保真地被存储。同时该小组借助于精心设计的Sagnac干涉仪,通过量子层析技术和干涉技术成功地证明了单光子轨道角动量的叠加性也可以在存储过程中很好地保持,而态的叠加特性是量子信息之所以不同于经典信息的根本之处。 从而在国际上首次实现了携带轨道角动量、具有空间结构的单光子脉冲在冷原子系综中的存储与释放,证明了建立高维量子存储单元的可行性,迈出了基于高维量子中继器实现远距离大信息量量子信息传输的关键一步。 作为新一代通信技术,量子通信基于量子信息传输的高效和绝对安全性,成为近几年来国际科研竞争中的焦点领域之一。合肥城域量子通信试验示范网于2010年7月启动建设,投入经费6000多万元。经过中国科学技术大学和安徽量子通信技术有限公司科研人员历时1年多的努力,项目建成后试运行,各项功能、指标均达到设计要求。该项目2012年3月29日通过安徽省科技厅组织的专家组验收,30日正式投入使用。具有46个节点的量子通信网覆盖合肥市主城区,使用光纤约1700公里,通过6个接入交换和集控站,连接40组“量子电话”用户和16组“量子视频”用户。此刻主要用户为对信息安全要求较高的政府机关、金融机构、医疗机构、军工企业及科研院所,如合肥市公安局、合肥市应急指挥中心、中国科学技术大学、合肥第三人民医院及部分银行网点等。合肥量子通信网的建成使用,标志着我国继量子信息基础研究跻身全球一流水平后,在量子信息先期产业化竞争中也迈出了重要一步。此刻,我国北京、济南、乌鲁木齐等城市的城域量子通信网也在建设之中,未来这些城市将通过量子卫星等方式联接,形成我国的广域量子通信体系。

我国在量子力学方面的世界地位是世界顶尖水平。目前世界上在量子力学领域有所建树的国家就中国和美国。

潘建伟的量子通信是真的。潘建伟和其团队成员在量子力学领域获得了兰姆奖、克里夫兰奖、蔡司研究奖等国际大奖。这些奖的评委都是量子力学领域最杰出科学家。

我国在量子纠缠方面刷新了世界纪录。打破了量子信息技术应用的技术瓶颈。2016年8月,中科院则完成发射首颗“量子科学实验卫星”。此次发射任务的圆满成功,标志着我国空间科学研究又迈出重要一步。

中国量子通信论文发表网站

现在我国在量子计算方面也做了比较系统的布局,利用超冷原子能够实现一些实用化的量子模拟技术。 利用超导量子计算探索和攻关通用的量子计算机,目前我们已经做到了12个超导量子比特的纠缠。 其次,基于量子卫星和“京沪干线”(京沪干线:连接北京、上海,贯穿济南和合肥全长2000余公里的量子通信骨干网络),我们国家首次描绘了天地一体化的量子通信网络的蓝图。

arXiv.org,这个不能发中文论文,而且2009后发英文论文也很困难。无名研究者只能挂主流杂志发表过的文章,arXiv.org拒绝非主流杂志比如GALILEAN ELECTRODYNAMICS和PHYSICS ESSAYS等的论文。可能因为名气搞大了,万一你有个大成果抢先欧美研究人员发表在上面了,以后你就是第一发现者了,那是他们不愿意的;另一方面的原因是后来出现很多与主流观点不一致的论文也往那儿投,arXiv.org推崇主流观点,不欢迎任何与主流观点不一致的东西。中国研究者对现在欧美所谓SCITOP期刊和预印服务器必须有一个清醒的认识,开创性的论文提交给那些期刊或预印服务,作用仅仅是启发他们的研究人员抢先写出论文发表,你的论文必然被退回来。这不仅仅因为学术上的小利益,更重要的是科学意识形态称霸世界的政治大利益。arXiv.org原本是挂尚未发表的论文的预印服务器,2009后就升级成为欧美霸权的重要意识形态工具之一了。中科院极力推崇欧美TOP期刊,分什么一、二、三、四区,或因对国际政治斗争认识水平过低所致,抑或欧美培养的学术汉奸推波助澜。我读过nature和pr系列某个领域的大量文章,nature基本上不讲究计算论证,只讲究报道猎奇科学事件,比如欧或美宇航员在太空中邂逅一对外星人夫妻正在造人这一类的事件,要求像写文学作品那样写得很优雅,prl很多数学计算是完全错误的。考古方面我无发言权,与理论物理相关的我可以负责任告诉你,作为中国研究人员,如果你写什么光子纠缠量子通信那样有可能消耗很大国力而实际上属于纯粹胡扯的非开创性文章,nature和science或arXiv有可能发表。

是真的,潘建伟在量子通信领域已达到多项成就,并不是伪科学,我们应当相信潘建伟的理论研究。

潘建伟的量子通信是真的。潘建伟和其团队成员在量子力学领域获得了兰姆奖、克里夫兰奖、蔡司研究奖等国际大奖。这些奖的评委都是量子力学领域最杰出科学家。

量子通信投稿期刊

潘建伟是中国量子科技的领军人物,在量子计算及量子通信领域取得了辉煌的成就。尤其是量子通信,在他的带领下,中国的量子通信在全世界处在领跑的位置。

也许是跪久了不习惯处在领先位置;也许是人们更乐意相信阴谋论;也许是有些人唯恐天下不乱,几年前国内刮有一股妖风,说潘建伟的量子通信是局。直到今日,仍然有很多人咬定潘建伟的量子通信是局。

你可能没有接受过正规的《量子力学》学习,但这不妨碍你判断潘建伟的量子通信是不是局。潘建伟团队的研究成果是公开发表的,并且是发表在《Science》《Nature》等顶级期刊上。几年来,尽管有一些人扯着喉咙吆喝潘建伟搞的量子通信是局,可从未有谁公开发表论文指出其中的错误,《Science》《Nature》等学术期刊也没有撤掉潘建伟的论文。这就是学术界对其成果的肯定。

而且,近几年来,因在量子通信领域取得了可喜的成就,潘建伟本人及其团队成员获得了兰姆奖、克里夫兰奖、蔡司研究奖等国际大奖。这些奖的评委和《Science》《Nature》等顶级学术期刊的审稿人一样,都是相关领域的最杰出科学家。他们比键盘侠、网络喷子熟识量子力学,他们知道潘建伟所取得成果的价值。

反观那些咬定量子通信是局的人,很多没有接受过正规的《量子力学》学习,甚至连量子力学中最基本的薛定谔方程都不会写。他们攻击潘建伟的说辞也是顾头不顾腚,先前说墨子号卫星是一颗普通的激光通信卫星,是潘建伟为了蒙混过关胡乱发射的一颗卫星。可看到墨子号能够发射纠缠光子对后,便不提普通激光通信卫星的事了。还有一些人不知道潘建伟的研究成果是公开发表的,不知道在学术期刊中查看第一手资料,反而在网络上搜索被咀嚼过多少遍的谣言。还有的为了攻击潘建伟,把量子力学都给否定了。也难怪那些人会这么做,毕竟他们连一节课的《量子力学》课程都没有学过。

没有对比就没有伤害。你可以没学过量子力学,但你该清楚在潘建伟的量子通信是真是假这个问题上,是该相信顶级学术期刊还是网络喷子。

潘建伟的量子通信是真的。潘建伟和其团队成员在量子力学领域获得了兰姆奖、克里夫兰奖、蔡司研究奖等国际大奖。这些奖的评委都是量子力学领域最杰出科学家。

1. #量子通信 3_4 量子通信(量子秘钥分发)的原理 #量子秘钥分发 #科普 #涨知识

量子力学的发展确实伴随着大量的矛盾与争议,特别是在量子通信开始发展后,有部分“消息灵通”人士已经洞察了量子通信的“伪科技”本质,并且还再三指责科普量子通信的文章为伪科学站台!这些诘问到底是科学的吗?

量子通信的原理是什么?

量子通信的原理还要问么,不就是量子纠缠么,传说中的量子通信就是将纠缠中的两个量子分开,即使相隔在宇宙的两端,当A粒子的状态发生改变时,B粒子也会随之发生改变,这个通讯速度超越光速,距离再遥远也是即时通信!

听起来完美的量子通信确实应该如此,但事实上我们并不能做到在观察处在量子叠加态的不触发坍缩,所以从理论上来看,这种完美的通信方式是不可能存在的,这是不是人类的技术不够,而是量子世界的客观坍缩理论所决定的!

客观坍缩理论

薛定谔方程的线性性质允许粒子自然地处于几个不同量子态的叠加态,当然它也允许宏观物体处在几个不同量子态的叠加态,但在大自然中从来都没有观察到过这种现象!因为宏观物体永远都会占据一个确定的位置,因此将微观物质的尺寸加大时,它的位置和动量将会被同时确定!

但在微观状态下,这个处于量子叠加的状态是允许存在的,但根据哥本哈根诠释的波函数坍缩假说,在观察动作之后,叠加态会坍缩为可观察量的几个本征态之中的一个本征态,而坍缩至任何一个本征态的概率遵循玻恩定则!

所以很抱歉,根据哥本哈根诠释,这种直接利用纠缠态的量子通信是不存在的。

EPR佯谬

量子通信的最早起源是来自爱因斯坦向波尔反驳量子论不完备的EPR佯谬,爱因斯坦在第六届索尔维会议上的光箱实验被波尔击败,此后他与波多尔斯基和罗森花了数年时间,整出了一个《量子力学对物理实在的描述可能是完备的吗?》的论文,发表在《物理评论》上。

这个思想实验很容易明白:一个不稳定的大粒子衰变为两个小粒子,假设这两种粒子有可能的量子自旋,粒子A为左旋,为了保持守恒,那么另一个小粒子B必定是右旋!然后将两个粒子分开很远,比如几万光年,但我们在观察之前,并不知道哪个是左旋,哪个是右旋!

但当我们观察粒子A时,那么它的波函数瞬间坍缩,随机选择了一种状态,比如说是右旋,那么B粒子必定会变成左旋,那么请问它们是如何保持一致的呢?既然没有超光速通信,因此认为在分开的一瞬间,粒子A和B的左右旋就被确定了!

阿斯派克特实验

但量子论并不是这样解释,而是认为无论相隔多远,在观测之前,它们仍然处在量子叠加态,所以根本不存在什么超光速通讯,叠加态的观测时坍缩,一个随机选择左旋,一个右旋以保持守恒!

这就是后来用他们名字首字母命名的ERP佯谬!

这个EPR佯谬提出后,由于设备局限,所以爱因斯坦尽管处在下风,但他并不认输,真正的试验要到1980年代的法国奥赛理论与应用光学研究所的阿斯派克特试验才被证明是哥本哈根诠释是比较正确的!因为此时爱因斯坦只输了5个标准方差!

后来关于EPR佯谬试验的设备越来越先进,到1998年奥地利因斯布鲁克(Innsbruck)大学的实验时,爱因斯坦输得就有点惨了:30个标准方差!

现在的量子通信到底是什么量子通信?

准确的说,现在的量子通信并不是量子纠缠通信,而是量子加密通信,要了解量子加密通信的话,必须要来了解下BB84协议!

这个协议是查尔斯·贝内特和吉勒·布拉萨在1984年发表的论文中提到的量子密码分发协议,后来以两个人的名字第一个字母+年份,作为了这个经典协议的名字,任意两组共轭状态都可以用此协议,它利用的是光子的偏振态来传输信息,详细描述有些不容易理解,请看下图:

BB84协议

在这个过程中,如果有人窃听,那么窃听者为了光子的偏振态,那么必须做测量,那么会导致秘钥的误码率增加,双方可以约定误码率超过多少时该组秘钥就被废弃!

这种量子通信的方式有一个缺点,必须用一个量子秘钥发送通道和传统数据传输通道,两者必须配合才能正常工作,因此当前研究的也是如何更高效以及更远距离和更少的误码率发送与接收秘钥,但数据仍将通过Internet网来完成!

当然通信除了速率外最终要的指标就是不可破译,传统的秘钥中总是存在各种缺陷,并不能做到100%保密,但量子秘钥不一样,可以发现秘钥被窥视,因此这种秘钥分发的安全性超出想象!

为什么有人再三指责量子通信?

除了网上那些有的没有的指责各种量子通信周边工程配套诈外,其他主要集中在如何制造出取得单光子的光源,2016年1月14日潘建伟、陆朝阳在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上发表了题为《On-Demand Single Photons with High Extraction Efficiency and Near-Unity Indistinguishability from a Resonantly Driven Quantum Dot in a Micropillar》的论文,物理评论快报上的截图如下:

当然种花家也看不懂这种论文,不过随后美国物理学会的《物理》(Physics)网站以“全能的单光子源”为题刊发了介绍文章,《自然》(Nature)期刊也以“可实用化的单光子源”在其研究亮点栏目作了深入报道,英国物理学会的《物理世界》(Physics World)和美国光学学会的《光学与光子学新闻》(Optics & Photonics News)也做了长篇报道。

潘建伟(右)、陆朝阳

有一点是我们是可以了解的,到今年为止已经接近5年,这种突破性的进展同行评议时效性很强,很快就会有各大科学团体跟进,当然《物理评论快报》的审核也不是吃素的,这种经过将近5年时间考验的论文,也不是一个推销交通方面作品的老兄可以随便推翻的。

其实还有很多站不住脚的观点,但人家很有耐心,堆砌各种文字,看上去很有说服力,不过种花家实在不想一一辩驳,最后送句古诗词给这位老兄“两岸猿声啼不住、轻舟已过万重山”,当大家在这里呱噪时,人家早已发表多篇SCI论文了,假如真有料,不妨也发表几篇?

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