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「墨子号」量子科学实验卫星有哪些先进之处? 第1页

  

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底下的好多回答翻译过来都是:中国人是弱国,所以中国人当然也是低能儿,分数在六十分以上,便不是自己的能力了。


说实话,我不是针对某一个人,我是说,知乎上的一大票xx不知道从哪里来的科学素养自信正在拉低整个社区的科学水准。

虽然量子力学我学了三个月直到期中考试的时候才理解我到底在学什么。这玩意对于一般人来说确实是超出理解的。(回头看其实矩阵力学入门包括双体问题也没有那么难,至少我还能看懂答案,后面学qft真是答案都看不懂了)。但讲实话,在没有搞清楚量子隐形传输和量子保密通信的区别之前,还是别用自己那点微薄的xx秀理性了。





我觉得爱因斯坦好惨,他只不过提了一个悖论,顺便说了一句经典的错话,上帝不掷骰子。就被说成不理解量子纠缠甚至量子力学了……更有甚者说量子纠缠是玄而又玄的问题………我真不明白一个上世纪三十年代提出过思想实验,如今本科生大三就能现场操作的现象有什么玄的。在我看来比空气动力学或者现代控制理论来说也难不到哪去。拜托别用科幻小说套到现实上好么。话说回来,爱因斯坦对量子力学的科普造成的阻碍简直高于十个薛定谔滑雪泡妞写薛定谔方程的经典段子。

基础的量子理论是非常成熟的,这是我大三学量子力学的时候老师特别强调过的。量子力学不可理解的东西根本不是他的理论模糊或者说有错漏,而在于一些基础性的公理的解释,比如观测问题确实有其难以理解的地方。(这就像一加一等于二一样难以理解但不影响我们拿他推出一加二等于三或者自然数是一个阿贝尔群)。但是!量子理论真正难以被理解的是上个世纪初的事情,因为它颠覆了当时的观念。但上个世纪初被颠覆的观念太多了,包括量子理论的非定域性,包括时空的关系。在包括贝尔不等式(完美解释了epr佯谬,即经典物理的定域性对量子力学是不存在的,量子力学的鬼魅般的超距作用确实存在,而且是真·随机,但无法传递经典信息),还有到处的粒子加速器撞来撞去,电子的衍射(这在量子力学初始仅仅是个思维实验),甚至接近宏观粒子的衍射等等一系列实验之后,量子力学的图像是相当清晰并且在一切人类的观测手段下精确的。

放到现在的学习中并没有觉得量子理论或者广义相对论哪个更无法令人理解……因为物理现实就是物理现实你理解或者不理解计算结果就在那里不悲不喜的看着你。

而难以理解的计算结果多了去了,你找一计算机科学家给他一堆CNN(卷积神经网络)的中间数据我觉得他也不一定理解神经网络在想什么,然而识别效果就在他那里不悲不喜。你找一个文科妹子给她当面解一个pde(偏微分方程),她还是不理解pde在想什么但是这他么能说明pde没有意义么?但是我看到了许多回答大概就是“虽然我不懂qm,但是我觉得xx xx xx,所以这是个骗局”。这就好比“虽然我不懂流体力学,但是我觉得飞机那么重的铁块显然飞不上天,我们村的老王都说了他在省城里没有见过飞机,所以飞机显然是一个骗局”

“虽然我不懂微分方程,但是那么复杂的表达是显然不是人类能够理解的,所以我觉得控制论就是一个骗局,我们村头的老李都说了,电脑里面都是用妖术把人的魂放了进去”

我觉得很多人喜欢说量子力学难以理解不如说是说这些话的文字撰写者是个文科生或者和我一样量子力学刚刚及格于是需要掩饰自己的愚蠢。

但是这他么的和美国人不想给bb84批经费有半毛钱关系吗?bb84本身是基于量子不可克隆而不是量子纠缠。用繁体字的这位讲爱因斯坦不理解量子纠缠->量子纠缠没有意义->墨子号是个骗局,骗你大爷啊。本科生都能做的实验上天实现了hard模式就成骗局了,你咋不上天呢。

至于量子纠缠不被重视,你得知道不被重视的东西多了去了,最早的,杂交理论被搁置百年就不说了。近一点的,广义相对论作为影响力和深度远超狭义相对论的理论(二者不是一个层次的理论)在发表后几十年内没有人觉得他有卵用。然而现在却撑起来了科幻小说的半边天而且在一切人类观测的界线中被精确的证实(黑洞里面观测不到)。就算计算机科学,神经网络一开始也是歪门邪说。最近学自适应控制,发现自适应控制也因为一次事故被搁置近半个世纪……

而另一方面量子纠缠这东西一开始就极具争议性,得到了理论基础之后也是之后的一系列理论的基础。比如没有量子多体问题(取n=2就是纠缠)你搞个毛高能啊,搞个辣子凝聚态啊,你以为全世界的粒子加速器都是拿来泡咖啡的么,全世界的凝聚态物理实验室都是造电阻的?(似乎有一半真的在造电阻?)没有这些理论连恒星你都算不准,能不能造出氢弹都两说(因为恒星是靠费米能支撑自己不被引力搞榻的)。更别说半导体和计算机了。居然成了无法理解和中国烧冷灶…………

另外,根据那几个帖子的水准,我怀疑并不是简单的一个科盲用户喷几句tg…其似是而非的否认是需要一定功底的,肯定是有专人“公关”出来的。至于是不是帝国主义亡我之心不死我一个搞科研的不是很懂。

所以你看,不是因为你…,全世界就得跟你一样…了。比你聪明的东西都不可能存在,而现实中不幸的是,不管你承认不承认搞物理的人恰好是智商最高的那一批人……

xx是个好东西,我希望人人都有。






最后这个可以看出来,



每个人都觉得自己最聪明,我的建议是以后没发手解pde的还是别在这里丢人显眼说真理了。

哦如果想在评论里跟我使用大量主观态度质疑任何量子通信的有关内容,请确保你至少理解希尔伯特空间,我没有给你科普的义务。当然友善的疑问欢迎我可以有时间解答。

利益相关:中科大理论物理毕业生。


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千百年来,人类一直渴望实现绝对安全的通信,而量子通信技术就能够非常完美的实现这一梦想。

过去的十年里,“互联网+”改变了我们的生活,而现在“量子+”正在改变互联网。


尤其是在“墨子号”成功升空之后,中国科学院院士、中国科学技术大学常务副校长潘建伟作为中国量子通信领域的大咖,对此深有感触!


图1 中国科学院院士、中国科学技术大学常务副校长潘建伟

量子通信是基于量子力学基本原理的前沿技术。


潘建伟介绍说,在量子通信技术的研发过程中,单个光量子的制备和探测是主要的两个技术难题。


首先,制备单个光量子的技术难题


潘建伟举了一个非常形象化的例子来解释这一关键技术的难度:一个普通的十五瓦左右的灯泡每秒钟辐射出的光量子个数可以达到百亿亿个,想要实现单个光量子的制备就如同在这百亿亿个光量子发射出来的瞬间捕捉到其中的某一个,技术难度可想而知。


另一个难题是单光子的探测


单个光子已经是光能量的最小单元,能量是非常微弱的,需要发展出非常精密和高效的单光子探测技术。具备了单个光量子的制备和探测的能力后,我们就可以用来实现安全的量子通信了。

量子信息的应用除了实现无条件安全的通信外,还可以带来计算能力的飞跃,这就需要第二种能力,把一个个的单量子纠缠起来。量子计算机的能力是随着纠缠粒子数目呈指数增长的,比如有100个粒子的纠缠,每个粒子可以处于“0”和“1”的相干叠加,100个纠缠的粒子就可以同时处于2的100次方个状态的叠加,这就相当于同时对2的100次方个数进行操纵,计算能力就大大提升了。


把一个个粒子纠缠起来需要对它们之间的相互作用进行精确的控制,同时还要保证克服环境的干扰。潘建伟团队通过一种名为“光晶格”的实验装置来成功攻克了这一技术难题,而“光晶格”捕捉单个原子的技术原理就如同把鸡蛋逐个放入蛋槽的过程,每个光晶格中只能容纳一个原子,再人为控制这些原子的相互作用,使得它们纠缠起来。虽然现在的技术水平已经发展到可以操纵数百个原子,但是想要实现数百个原子之间的量子纠缠态还有很长的路要走。潘建伟解释说,如果能够将几百个原子纠缠在一起,就可以演示量子计算机的基本功能了。

图2 量子纠缠态

据了解,此次“墨子号”量子通信卫星包含了国际合作任务,并且选择了奥地利作为首个国际合作伙伴,成为量子通信“梦”开始的地方。


在中国科学技术大学学习期间,潘建伟第一次领略到量子世界的奇妙。但随着研究的深入,他越发意识到量子理论中的各种奇特现象需要更加尖端的实验技术和条件才能够得到验证,而当时国内在这方面还相对落后。


于是1996年潘建伟来到奥地利因斯布鲁克大学,师从奥地利物理学家Anton Zeilinger攻读博士学位。那时Anton Zeilinger教授已经建立了量子实验室,并且是量子物理学领域的国际权威。在这里,潘建伟和同事们完成了国际上首次实现光子的量子隐形传态的实验,这被认为是量子信息实验领域的开端。


此后几年内,潘建伟和同事们又先后实现了一系列量子信息领域的先驱性实验,这些宝贵的经历为以后潘建伟在量子通信领域的突破性贡献奠定了坚实的基础。潘建伟对奥地利的特殊感情还不止于此。潘建伟在奥地利求学期间,一直得到了奥地利外交部和学术交流机构的资助。博士毕业后,潘建伟又继续在维也纳大学实验物理所从事博士后研究,而维也纳大学正是薛定谔等量子力学的奠基人工作过的地方,无疑是量子力学的“圣地”之一。


所以,当昔日的老师主动提出加入到我国的量子卫星计划中来的请求后,顺理成章地,奥地利就成了量子科学实验卫星项目的第一个国际合作伙伴。潘建伟提到,量子科学实验卫星会向全世界开放,在奥地利之后,德国、意大利、加拿大等国的团队也主动请求加入。



图3 “京沪干线”城域网的建设

潘建伟曾经在接受采访时谈到,作为量子通信领域的技术强国,中国正从经典信息技术的跟随者,转变成未来信息技术的并跑者乃至领跑者。回顾中国量子通信领域的发展历程,成绩的取得当然离不开先辈科学家们孜孜不倦的奋斗与拼搏。


潘建伟表示,我国在量子通信领域的研究起步较早,在上世纪90年代初就有如郭光灿院士、张永德教授等老一辈科学家对该领域发展的密切关注,并且中国科学技术大学已经发表了一些该领域的文章。


潘建伟强调说,中国量子通信领域之所以能够发展到今天这一步,与当时中科院与时俱进的敏锐眼光密切相关。比如,在他2001年回国组建实验室时,一切都是从零开始。当时向中科院申请了200万经费,而当时的中科院基础局却拨了400万。在中科院的重视和支持下,实验室的发展速度非常快,很快就有了一批由中国人完成的量子信息领域的重要成果。在那之后,从2004年起,中科院的支持力度又进一步加大。


同时,国内其他团队也发展起来了。从2005年的时候,国家的重大研究计划也开始注意到了量子调控,当时在中科院物理所的于渌院士、南京大学的闵乃本院士等建议下,量子调控成为国家重大研究计划的内容,到目前这一计划已经执行了十余年。正是由于国家的重点扶持,我国的量子通信技术才得以快速发展。


近年来,中科院启动量子卫星项目,国家发改委启动“京沪干线”项目,为量子通信技术实现跨越式的发展注入了长足的动力。但同时潘建伟也表示,欧美等国家也相继启动了包括量子通信在内的量子专项计划,政府也给予了大力支持,所以我国在未来能否持续抢占量子通信领域的领跑地位,还需要不断创新不断前进。


量子通信是目前为止被验证过的唯一可提供“信息理论安全”级别的保密通信手段,随着我国发射全球第一颗量子实验卫星以及 “京沪干线”的相继建成,都将奠定中国在量子通信领域的领跑地位。目前,在量子通信领域,无论是科学研究还是实际应用,我国都已处于世界领先水平,我们也期待着,量子通信从理论到实验再到实践的完美蜕变。




  

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