潘建伟量子力学论文

这一项技术能够完成，首先我觉得是为国争光了，是我们国人的骄傲。也可以像全世界展示，让外国友人看到我们中国人的能力及现在中国的发展，正是因为国家的支持，这项技术才能获得成功。《中科大潘建伟项目组实现量子瞬间传输技术重大突破》。这项成果后来被英国物理学会评2015年度十大物理学突破之首，被中国科技部评为2015年度中国科学十大进展之首。

这条新闻刚出来的时候很多人都很开心并且激动。但是很多人都理解错了意思且误解了意思。最常见的反应有两种。一种“不明觉厉”，不明白这个实验的成功能给我们带来什么？另一种是：觉得以后不管做什么事情都可以依靠“瞬间移动”来完成。假如真的是这样的话，那我想交通工具都可以报废了吧，完全都没有意义了，这个想法完全是错误的。潘建伟组的这项成就即使是放在国际上也是非常优秀的，毕竟发了那么多影响不小的文章。 就量子信息而言，实际上能给大家新的知识是极少的，主要的应该还是往技术上走，实现这些量子技术。值得说明的一点是，“量子计算机”这个概念也一直被人民所提起，人们会因为量子科技而联想到量子计算机，这其实是一种错觉，这是两种不同的概念。值得特别强调的是，中国的量子信息绝不是一花独放，而是百花争春。仅仅在科大，大的研究组就有郭光灿院士、潘建伟院士、杜江峰院士三家，比较小的就数不过来了。

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？

“墨子号”量子科学实验卫星与阿里量子隐形传态实验平台建立天地链路(合成照片，2016年12月9日摄)。新华社记者金立旺摄1996年，奥地利老城因斯布鲁克，一位中国小镇青年带着朴素的梦想来到这里，那时他想，一定要在中国建一个国际一流实验室。21年后的12月19日，国际顶尖学术期刊《自然》在最新一期的特写板块中发布了年度十大人物——在过去一年里对科学产生重大影响的十人，当年的这位青年上榜了。他所带领的中国量子“梦之队”，刷新了中国科研工作者在量子科学领域的国际显示度。

“感谢新时代，感谢伟大的祖国；吾辈当继续努力前行，不负众望１当洋，中国科学技术大学教授、量子通信科学卫星“墨子号”首席科学家潘建伟通过新华社发表感言说。我们试图走近这位微观世界的探梦者，去琢磨和感悟这追梦无惧、潜心默守、践诺传承的“量子精神”。十年一步，追梦无惧1987年，潘建伟从浙江老家考入中国科学技术大学(以下简称中国科大)近代物理系，第一次接触到了量子力学。“双缝实验中，人没有看电子时，就不能说它是从哪条缝过去的，这实在太奇怪了。一个人要么在上海，要么在北京，怎么会同时既在上海又在北京呢？”量子世界的奇妙与陌生让潘建伟陷入苦思，有一次期中考试，他的量子物理甚至差点没及格。那一年，他才17岁。

随着对量子世界的逐渐深入，他认识到，物理学终究是门实验科学，再奇妙的理论也需要有实验检验。然而，上世纪90年代中国缺乏开展量子实验的条件。1996年硕士毕业后，潘建伟赴量子科研的重镇——奥地利因斯布鲁克大学攻读博士学位，师从量子实验研究的世界级大师塞林格。1997年，以他为第二作者的论文《实验量子隐形传态》在《自然》杂志上发表，该成果公认是量子信息实验领域的开山之作，被评为年度全球十大科技进展，入寻百年物理学21篇经典论文”。那一年，他27岁。量子光源是一种极其微弱的光信号。单光子级的光信号亮度，相当于一根蜡烛在140公里之外的人眼中的强度。要知道，人类肉眼能够分辨蜡烛光亮的极限距离，大约才700米。单光子级别的光源能否被地面接收？“就让我们试试看，大概只需要200万元，就可以为星地一体量子通信网络提供实验支撑。”2007年，潘建伟开始这一实验，为中国量子团队“筑梦”。那一年，他37岁。在浩瀚的太空，“墨子号”量子科学实验卫星与地面的量子保密通信“京沪干线”一起，首次搭建起天地一体化广域量子通信网络。

3个月前，从中国发出的一声问好，就这样跨越了半个地球来到奥地利，实现了历史上首次洲际量子保密通信。“墨子号”作为近年来重大科技创新成果被写入党的十九大报告。这一年，他已经47岁。如今，世界首颗量子卫星“墨子号”从太空建立了迄今最遥远的量子纠缠，证明在1200多公里的尺度上，爱因斯坦都感到匪夷所思的“遥远地点间的诡异互动”依然存在。世界上第一台超越期经典计算机的光量子计算机，在团队内诞生。目前最大数目的超导量子纠缠和完整测量，发布成果……

量子大厦，破土孕育。潘建伟还有更大的目标——在地月间建立30万公里的量子纠缠，检验量子物理的理论基础，并探索引力与时空的结构。未来，希望结合中国在10至15年后的登月计划，实现Bell不等式检验实验。在朋友圈，潘建伟曾转发脸谱公司创始人扎克伯格的演讲，并挑出这样一段话：目标是我们意识到我们是比自己更大的东西的一部分，是我们需要更为之努力的东西。“只希望到60岁，我能把这个实验做完。”他说。于家为国，潜心默守

这里存在着一个关键问题，就是说光有没有子，是不是由子构成的。如果说光是首尾一至性的一个整体，那么就不存在啥纠缠叠加态，原本就是首尾一至性，纠缠个啥呢！所谓的纠缠叠加应该是对立性的两个事物，或根本就是一体两面的事情，发生关系，比如生与死，存在于生命本身中，对立吧！所以说生命本身就是纠缠叠加态的，生本身就具备着死亡的种子，因此人的每一秒钟就是即生有死着的，不活不死，又活又死着的，这才是纠缠。光本身就是光，没有对立面，光的对立面的无光，是黑暗，要说纠缠那只能是光与黑暗纠缠。