作者:郭光灿 来源:科学网微信公众号 发布时间:2022/6/16 21:04:49
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郭光灿院士:不实宣传和夸大炒作,造成量子世界的奇谈怪论

 

编者按

“遇事不决,量子力学。”近年来,“量子”一词变得神秘莫测而又“神通广大”,俨然万物皆可量子。量子力学究竟能够给人类生活带来哪些改变?又能为人类科学带来哪些革命?这亟需量子科技领域专业人士来拨云见日。

科院院士郭光灿是我国量子科学研究的先行者。他推动了我国量子光学的发展,在量子信息尚处于萌芽期时就率先开展了研究,并培育了队伍。他在长年的钻研探索中,还亲身致力于量子信息知识科普,并与夸大的不实宣传作斗争。在听到了许多关于量子的奇谈怪论之后,郭光灿选择站出来发声。

郭光灿

本人20世纪80年代初期开始致力于量子光学研究,90年代初又扩展到刚刚萌芽的量子信息领域。当时,国内学术界对量子信息领域的研究呈现相当冰冷的态度,民众更是将量子力学视为高悬在学术殿堂之上的圣物,敬而远之。

近几年来,随着量子信息学的飞速发展,加上媒体的大力宣传,“量子”已成为人们津津乐道的话题。人们甚至将“量子现象”描绘得神秘无比,仿佛世界上所有难以解决的事情都可以归结到“量子纠缠”上。

特别地,个别学者不实的夸大宣传,部分媒体的不断炒作,造成了当前关于“量子世界”形形色色的奇谈怪论,引发各界激烈的争论。

究竟量子力学能为人类提供什么真实有用的技术?当前宣传的量子现象,哪些是科学的预言,哪些是人们杜撰出来的虚无之物?在学术界朋友的催促下,本人将种种议论汇聚为十个问题,谈了谈个人的看法,形成了《量子十问》网络科普文章。后来这些文章在中国物理学会和中国科学院物理研究所主办的《物理》刊物上陆续刊登,有兴趣的可以去读一读。

量子信息的诞生标志着人类社会将从经典技术迈向量子技术新时代,俗称“第二次量子革命”。

在第一次量子革命中,人类基于量子力学原理,研制出计算机、互联网等,促成人类社会半个世纪的繁荣昌盛。现代的信息技术就是源于量子力学的经典技术。

第二次量子革命将为人类开拓基于量子力学的量子技术。它的性能突破了经典技术的物理极限,将信息技术推进到新的发展阶段,必将促使人类社会发生翻天覆地的变化。

但是,量子信息绝不是万能的。为了避免误导,我在这里回答两个有关量子技术常见的、比较令人“震惊”的问题。

郭光灿

第一个问题,利用量子技术,能不能像科幻电影中那样,将人瞬间传送到别的星球(或其他任何地方)呢?

这涉及到“全自由度量子隐形传态”理论,此处不赘述。该问题的答案是,将宏观物体隐形传态的想法,不但在技术上面临无法企及的困难,仅在理论上也有不清楚的地方。更严重的是,人不仅是宏观物体,而且也是活的生物体,其生命、情感等能采用“量子态”来描述吗?迄今的答案是否定的。

退一步讲,即使能实现宏观物体的隐形传送(并不能),充其量也只能传送木乃伊之类无生命的客体,而且量子世界绝不允许超光速地传送任何信息。想要瞬间将人转移到别的星球,仅仅是神话而已。

第二个问题,量子密码真的绝对安全吗?

凡事无绝对,量子密码也如此。此前,物理学家提出了若干量子密码协议(如BB84),并从信息论证明这类协议是绝对安全的,激励了许多科学家加入“量子密码”研究行列。

但人们很快发现,任何真实物理体系都无法达到量子密码协议所需求的理想条件。存在各种各样的物理漏洞,使研制出来的实际量子密码系统无法达到“绝对安全”,只能是“相对安全”。

虽然,可以经过努力堵住各种各样的物理漏洞,甚至提出安全性更强的新的密码协议(如“设备无关量子密码协议”等),但终归无法确保量子密码物理系统可以做到“绝对”安全。

不过,这种相对安全的量子密码也是实际可用的。因为只要能验证真实的量子密码体系可以抵抗现有所有手段的攻击,就可以认定这类量子密码在当下是安全的,可以用于实际。但要指出的是,量子技术时代没有绝对安全的保密系统,也没有无坚不摧的破译手段,信息安全的攻防将进入“量子对抗”新阶段。

上面两个问题也正说明了,量子世界的确神奇而玄妙,但并非万能。

量子科技不应该因其奇妙而成为一个“怪物筐”,什么奇谈怪论都往里面装。我的建议是,如果你真的对量子科学感兴趣,最好去读一读有关的科学读物,不应跟风怪谈。

特别是年轻人。量子信息技术是人类社会未来的新技术,因此,为迎接人类社会新时代的到来,有必要在年轻一代中普及量子力学和量子信息学的基本知识——我认为,即使将来不从事量子技术相关的研发,作为新时代的公民,也必须具有量子力学的基本知识。

当然,若有志于从事量子信息技术的研究,还必须进一步修习量子力学和量子信息学的有关课程。

本文节选自郭光灿院士新书《颠覆——迎接第二次量子革命》,经本人授权、审阅后发布。(《中国科学报》记者赵广立综合整理)

 
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