面對質(zhì)疑 - 量子衛(wèi)星“墨子號”遭質(zhì)疑 首席科學(xué)家如何回應(yīng)？

　　面對質(zhì)疑：無條件的通信安全是完全合理的

　　根據(jù)量子理論，微觀粒子可以處于量子疊加態(tài)，例如光子可以同時存在水平振動和豎直振動兩種狀態(tài)。兩個光子制備到相互糾纏的狀態(tài)時，當(dāng)測量出一個光子的狀態(tài)是向上的，那么另一個光子就會發(fā)生塌縮變成向下狀態(tài)。用薛定諤的貓作比喻，當(dāng)A貓和B貓形成糾纏態(tài)，無論這兩只貓相距多遠(yuǎn)，A貓活的時候，B貓一定是死的，這種狀態(tài)就是量子糾纏。愛因斯坦認(rèn)為，這種跨空間、瞬間影響雙方的量子糾纏是“鬼魅的超距作用”（spooky action at a distance），是違背狹義相對論的。

　　近年來，隨著量子信息科學(xué)的發(fā)展，科學(xué)界旋即出現(xiàn)了許多對于量子通信的質(zhì)疑。北京大學(xué)物理學(xué)院退休教師王國文在一篇《掃謊打非：敦促潘建偉院士走出迷途》的文章里稱潘建偉所說的量子糾纏是對愛因斯坦相對論的否定，“純屬謊言”，而認(rèn)為其實(shí)驗(yàn)路線“胡作非為”。

　　上海大學(xué)數(shù)學(xué)系的密碼專家曹正軍今年3月發(fā)表在財新網(wǎng)上的文章《量子通訊是否真的無懈可擊》里指出，量子通信這種看似無懈可擊的通信方式，實(shí)際上是以犧牲信號穩(wěn)定性為代價的，一旦存在敵方的任何形式的入侵行為，量子通信都將無法實(shí)現(xiàn)，而傳統(tǒng)的密碼體系，都是假設(shè)敵方可以獲取信息，但是從計(jì)算復(fù)雜性上讓敵方無法破解?！叭绻麛呈窒Я?，那么任何密碼技術(shù)都是多余的?！睆倪@個意義上說，量子通信可以說是只要有敵方存在就辦不了事，這樣的系統(tǒng)最終只能淪為擺設(shè)。

　　鳳凰資訊：現(xiàn)在很多人也質(zhì)疑，例如認(rèn)為量子通信的安全性是以犧牲穩(wěn)定性為代價的。還有人質(zhì)疑所謂的“量子通信提供了無條件通信安全方式”的說法過于絕對。

　　潘建偉：我歡迎基于科學(xué)實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)肅的質(zhì)疑?，F(xiàn)在對于量子通信的質(zhì)疑有三類，第一類是完全質(zhì)疑量子科學(xué)理論?，F(xiàn)在量子理論的科學(xué)性已經(jīng)建立起來了，盡管我們現(xiàn)在還不知道量子糾纏為什么會發(fā)生，背后的東西是什么。但我們的實(shí)驗(yàn)也驗(yàn)證了量子糾纏確實(shí)存在，所以如果有人對量子糾纏理論有突破，可以發(fā)表，經(jīng)過同行評審，認(rèn)為是有科學(xué)價值。但如果只是自己講，我們不會給任何回應(yīng)。

　　第二個是干擾問題，這種抗干擾能力跟無線通訊、光纖通訊是一樣的。如果一個人說，我把你的信息攔截了不讓你通信了，你的系統(tǒng)就崩潰了。他當(dāng)然是可以攔截。但是回過頭來，如果我們在光纖中通過經(jīng)典通信傳輸，那我也是一樣可以攔截你的。這兩種攔截的成本、所需的技術(shù)和難易程度完全一樣。所以有些人說量子通信衛(wèi)星的抗干擾能力弱是不對的，我們和經(jīng)典通信是一樣的。

　　“無條件安全”在它的內(nèi)涵里面是合理的，但是我只能說這個通信本身是安全的，不過基于一個假設(shè)就是，信息傳遞的這兩個終端自己不要出問題。我們的量子通信只管通信的過程是絕對安全的。但要做到“完美”的信息安全，我認(rèn)為應(yīng)該把終端的安全也一起管起來。

　　第三方面，我們項(xiàng)目剛啟動很多人都在問，是不是國外已經(jīng)在做了？我們要鼓勵大家敢做一點(diǎn)別人沒做過的事情，如果一定要別人開始做了之后我們再去做，我們還能成為一個創(chuàng)新的國家嗎？

　　鳳凰資訊：量子衛(wèi)星發(fā)射之后就可以解決棱鏡門事件嗎？

　　潘建偉：我可以保證如果你按照我的這個程序來做，信息傳輸?shù)陌踩詻]有問題。不過有一個前提是，必須保證房間里面是安全的。例如我在我的房間里，你在你的房間里，我們進(jìn)行信息傳送。而我把傳送的內(nèi)容告訴了我屋里的太太，我太太再告訴別人，那安全性就無法保證，我解決不了這個問題。棱鏡門其實(shí)是通過三個方面來進(jìn)行竊聽，第一個方面，從線路上通過彎曲光纖來偷走未經(jīng)加密的信息。第二方面，通過控制服務(wù)器竊取信息。第三個方面是可以在計(jì)算機(jī)上裝一個木馬，往外發(fā)射信息的時候，我就可以進(jìn)行復(fù)制。如何解決這個問題？首先信息傳輸?shù)倪^程中，我給你加過密了，在服務(wù)器上不會被別人偷走。即使被干擾，傳送過去的也是亂碼。這個方法能夠解決前面兩個問題。但如果是在你自己的辦公室里信息就被竊取，這個問題就不是我所能解決的問題了。還有一種辦法可以用來解決第三方面的問題，盡管用來傳送信息的計(jì)算機(jī)有病毒，那就在信息送出去之前給它加密，只有在外面經(jīng)過我合法授權(quán)的人才能讀到我的信息，這就能解決剛才所說的問題。不過，如果終端自己就泄密了，那就不是我要解決的問題了。

　　面對競爭：三個原因讓我們成為量子衛(wèi)星首發(fā)國家

　　90年代，量子信息在中國尚未得到廣泛的認(rèn)可，發(fā)展進(jìn)程十分緩慢。2001年潘建偉開始回國組建量子通信實(shí)驗(yàn)室。2008年，潘建偉團(tuán)隊(duì)整體回到中科大，通過多次科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上證明被愛因斯坦否定的量子糾纏的存在，并證明在太空與地面之間開展遠(yuǎn)距離量子通信的可能。

　　鳳凰資訊：90年代您選擇出國留學(xué)出于什么方面的考慮？您在奧地利的導(dǎo)師Zeilinger教授給了您哪些影響？

　　潘建偉：91年我做本科論文的時候，對于量子糾纏背后的原因很苦惱。為什么會有糾纏，為什么即使是遠(yuǎn)距離的量子間也能相互影響，而稍微一碰糾纏就消失了。當(dāng)時國家還沒足夠的錢進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這也是我選擇出國留學(xué)的原因。我在奧地利因斯布魯克林大學(xué)讀博士的時候，我的導(dǎo)師Anton Zeilinger是這個領(lǐng)域世界級大師。剛?cè)W地利的時候，導(dǎo)師問我到將來的規(guī)劃，我說我希望將來在中國能有一個像他一樣世界一流的量子光學(xué)實(shí)驗(yàn)室。我的老師在科學(xué)方法和思維方法上給我很多的幫助。他告訴在科學(xué)上要：To be No.1。所以我們在2002年左右的時候就很勇敢地提出能不能放棄地面上的自由空間，用衛(wèi)星來做量子通信。第二是在科學(xué)上盡力去爭取第一。

　　還有包括現(xiàn)在我堅(jiān)持用一些通俗語言進(jìn)行科普，就是希望告訴群眾，大家的錢科學(xué)家們都用來做了哪些事，這些事對我們的生活會帶來哪些改變。這也是我的老師教給我的，當(dāng)時只要我們有文章發(fā)表，他就會發(fā)一篇新聞通稿告訴公眾我們做了哪些事，這是很有必要的。

　　鳳凰資訊：從奧地利回國開始籌劃量子信息研究實(shí)驗(yàn)室的創(chuàng)建，當(dāng)時國內(nèi)對于量子信息科學(xué)還存在很大爭議，甚至有些人認(rèn)為這是偽科學(xué)。您當(dāng)時籌備這個項(xiàng)目時遇到過什么困難嗎？

　　潘建偉：量子信息科學(xué)的研究中科大是最早的開始的，起初我在中科大的老師張永德只申請到了幾萬塊錢，當(dāng)時的評審意見是，“量子信息研究這個東西很不靠譜，要使用起來很難”。這個狀態(tài)一直到2000年之后才有所好轉(zhuǎn)，因?yàn)槟莻€時候國際上在量子信息科學(xué)上得到比較快的發(fā)展，而當(dāng)時的中國科學(xué)界還比較習(xí)慣在國外先做起來之后我們再做。

　　鳳凰資訊：美國和歐洲在量子信息科學(xué)發(fā)展上一直處于領(lǐng)先地位，但為什么這次是中國首發(fā)量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星？

　　潘建偉：首先解釋為什么不是歐洲類似奧地利這些在量子信息科學(xué)上有很好傳統(tǒng)的國家。發(fā)射衛(wèi)星是一個非常復(fù)雜的過程，需要一個非常龐大的團(tuán)隊(duì)來做。例如衛(wèi)星平臺、空間光跟瞄、地面大型望遠(yuǎn)鏡的接收等等。量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星所需要的技術(shù)要精細(xì)到什么程度呢？比如要能夠看清楚木星上的汽車牌照。這就需要分辨率非常高的望遠(yuǎn)鏡。第二，要保證很弱的光從衛(wèi)星上傳下來我們還能接收得到。第三衛(wèi)星飛得非?？斓臅r候要能夠跟得上。這么一來，我們需要很大的團(tuán)隊(duì)，除了我們團(tuán)隊(duì)之外，有中科院上海技術(shù)物理研究所，有中科院光電技術(shù)研究所，有中科院上海微小衛(wèi)星工程中心，有南京紫金山天文臺，北京的國家天文臺，中科院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所，中電集團(tuán)第44研究所等將近十幾個研究所，好幾百人一起來做。

　　為什么不是美國而是中國先做成了這么一件事。一是我們技術(shù)上做得比較早，二是管理上的優(yōu)勢，還有就是我們很早就在謀劃發(fā)射衛(wèi)星這件事。在90年代其實(shí)全世界在量子信息科學(xué)上都處于剛起步的狀態(tài)，這個領(lǐng)域是隨著1996年量子信息實(shí)驗(yàn)科學(xué)的興起逐步發(fā)展起來的，我做博士論文的時候就介入這個領(lǐng)域，可以說是這個領(lǐng)域的拓荒者。后來回國進(jìn)展也比較快，2003年開始，我們有意識地往劍橋、牛津這些大學(xué)派遣相關(guān)學(xué)生去掌握相關(guān)技術(shù)，最后把做衛(wèi)星量子通信所需要的人才和技術(shù)元素都集中起來了，再加上中國科大和各個相關(guān)的研究所都屬于科學(xué)院，協(xié)調(diào)起來方便得多，因此我們就走到前面去了。