郭光燦院士：不實宣傳和誇大炒作，造成量子世界的奇談怪論
文 | 郭光燦（中國科學院院士）
編者按
“遇事不決，量子力學。”近年來，“量子”一詞變得神秘莫測而又“神通廣大”，儼然萬物皆可量子。量子力學究竟能夠給人類生活帶來哪些改變？又能爲人類科學帶來哪些革命？這亟需量子科技領域專業人士來撥雲見日。
中科院院士郭光燦是我國量子科學研究的先行者。他推動了我國量子光學的發展，在量子信息尚處於萌芽期時就率先開展了研究，並培育了隊伍。他在長年的鑽研探索中，還親身致力於量子信息知識科普，並與誇大的不實宣傳作鬥爭。在聽到了許多關於量子的奇談怪論之後，郭光燦選擇站出來發聲。
郭光燦
本人20世紀80年代初期開始致力於量子光學研究，90年代初又擴展到剛剛萌芽的量子信息領域。當時，國內學術界對量子信息領域的研究呈現相當冰冷的態度，民衆更是將量子力學視爲高懸在學術殿堂之上的聖物，敬而遠之。
近幾年來，隨着量子信息學的飛速發展，加上媒體的大力宣傳，“量子”已成爲人們津津樂道的話題。人們甚至將“量子現象”描繪得神秘無比，彷彿世界上所有難以解決的事情都可以歸結到“量子糾纏”上。
特別地，個別學者不實的誇大宣傳，部分媒體的不斷炒作，造成了當前關於“量子世界”形形色色的奇談怪論，引發各界激烈的爭論。
究竟量子力學能爲人類提供什麼真實有用的技術？當前宣傳的量子現象，哪些是科學的預言，哪些是人們杜撰出來的虛無之物？在學術界朋友的催促下，本人將種種議論匯聚爲十個問題，談了談個人的看法，形成了《量子十問》網絡科普文章。後來這些文章在中國物理學會和中國科學院物理研究所主辦的《物理》刊物上陸續刊登，有興趣的可以去讀一讀。
量子信息的誕生標誌着人類社會將從經典技術邁向量子技術新時代，俗稱“第二次量子革命”。
在第一次量子革命中，人類基於量子力學原理，研製出計算機、互聯網等，促成人類社會半個世紀的繁榮昌盛。現代的信息技術就是源於量子力學的經典技術。
第二次量子革命將爲人類開拓基於量子力學的量子技術。它的性能突破了經典技術的物理極限，將信息技術推進到新的發展階段，必將促使人類社會發生翻天覆地的變化。
但是，量子信息絕不是萬能的。爲了避免誤導，我在這裡回答兩個有關量子技術常見的、比較令人“震驚”的問題。
郭光燦
第一個問題，利用量子技術，能不能像科幻電影中那樣，將人瞬間傳送到別的星球（或其他任何地方）呢?
這涉及到“全自由度量子隱形傳態”理論，此處不贅述。該問題的答案是，將宏觀物體隱形傳態的想法，不但在技術上面臨無法企及的困難，僅在理論上也有不清楚的地方。更嚴重的是，人不僅是宏觀物體，而且也是活的生物體，其生命、情感等能採用“量子態”來描述嗎？迄今的答案是否定的。
退一步講，即使能實現宏觀物體的隱形傳送（並不能），充其量也只能傳送木乃伊之類無生命的客體，而且量子世界絕不允許超光速地傳送任何信息。想要瞬間將人轉移到別的星球，僅僅是神話而已。
第二個問題，量子密碼真的絕對安全嗎？
凡事無絕對，量子密碼也如此。此前，物理學家提出了若干量子密碼協議（如BB84），並從信息論證明這類協議是絕對安全的，激勵了許多科學家加入“量子密碼”研究行列。
但人們很快發現，任何真實物理體系都無法達到量子密碼協議所需求的理想條件。存在各種各樣的物理漏洞，使研製出來的實際量子密碼系統無法達到“絕對安全”，只能是“相對安全”。
雖然，可以經過努力堵住各種各樣的物理漏洞，甚至提出安全性更強的新的密碼協議（如“設備無關量子密碼協議”等），但終歸無法確保量子密碼物理系統可以做到“絕對”安全。
不過，這種相對安全的量子密碼也是實際可用的。因爲只要能驗證真實的量子密碼體系可以抵抗現有所有手段的攻擊，就可以認定這類量子密碼在當下是安全的，可以用於實際。但要指出的是，量子技術時代沒有絕對安全的保密系統，也沒有無堅不摧的破譯手段，信息安全的攻防將進入“量子對抗”新階段。
上面兩個問題也正說明了，量子世界的確神奇而玄妙，但並非萬能。
量子科技不應該因其奇妙而成爲一個“怪物筐”，什麼奇談怪論都往裡面裝。我的建議是，如果你真的對量子科學感興趣，最好去讀一讀有關的科學讀物，不應跟風怪談。
特別是年輕人。量子信息技術是人類社會未來的新技術，因此，爲迎接人類社會新時代的到來，有必要在年輕一代中普及量子力學和量子信息學的基本知識——我認爲，即使將來不從事量子技術相關的研發，作爲新時代的公民，也必須具有量子力學的基本知識。
當然，若有志於從事量子信息技術的研究，還必須進一步修習量子力學和量子信息學的有關課程。
本文節選自郭光燦院士新書《顛覆——迎接第二次量子革命》，經本人授權、審閱後發佈。（《中國科學報》記者趙廣立綜合整理）
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衆所周知，人類即將跨入量子技術新時代。量子信息是如何發展起來的？能爲我們的生活帶來哪些新技術？年輕一代如何迎接第二次量子革命？諸多疑問，都能在本書中找到答案。
全書沿着量子理論發展的脈絡，從“量子論”的誕生講到兩場世紀大爭論，闡釋了第二次量子革命的內涵和前景，介紹了量子計算等新技術的發展，通俗講述了量子力學的基本知識，生動展示了量子信息技術的魅力，是難得一見的走進量子世界的導引書。本書融科學性、知識性和趣味性於一體，有助於社會大衆瞭解量子世界從基礎到前沿的全貌，更是大學生學習入門的重要讀物。
目錄速覽
總序（楊玉良）/ i
序言(楊國楨)/ v前言（郭光燦）/ vii第一章“量子”究竟是什麼/ 1一、“量子理論”的誕生 3二、“波動-粒子”二象性——光子的雙縫干涉 19三、描述量子世界的“量子語言”——量子態 27第二章愛因斯坦的“幽靈”/ 33一、愛因斯坦與玻爾的爭論 35二、 EPR佯謬 48三、 EPR思想實驗的迴應與影響 54四、愛因斯坦與玻爾爭論的焦點與實質 62五、“幽靈”可否用來實現超光速通信 68第三章神奇的量子非局域性/ 73一、貝爾定理與非局域性 75二、量子糾纏 90三、量子隱形傳態 96四、量子技術能否將人瞬間轉移 103第四章薛定諤貓究竟是怎麼死亡的/ 107一、薛定諤貓佯謬 109二、哥本哈根學派：量子測量導致波包塌縮是“貓”的死因 121三、環境消相干導致薛定諤貓的死亡嗎 127四、薛定諤貓的自然死亡 135第五章第二次量子革命/ 141一、第二次量子革命是什麼 143二、量子力學與廣義相對論的融合問題 158三、傳統量子力學向何處發展 165四、萬物源於真空 176第六章量子計算——顛覆性的新技術/ 183一、從摩爾定律的終結到量子計算的誕生 185二、量子計算機的工作原理 187三、量子編碼 192四、量子算法 198五、量子計算的物理實現 206六、量子計算的發展現狀與前景 219七、量子計算機帶來的顛覆性影響 226第七章量子密碼果真絕對安全嗎/ 233一、傳統密碼技術面臨的挑戰 235二、量子密碼的誕生 250三、實用的量子密碼 260四、量子密碼的發展 262五、量子技術時代的信息安全 268第八章量子模擬中的有趣量子現象/ 273一、量子模擬的原理 275二、量子麥克斯韋妖 277三、馬約拉納零模 282四、拓撲物相 288第九章量子優盤/ 295一、量子存儲器：概念及應用 297二、固態量子存儲器 303三、實現量子優盤 312四、總結與展望 321主要參考文獻/ 325
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