編者按
【資料圖】
“遇事不決，量子力學(xué)。”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(xué)究竟能夠給人類生活帶來哪些改變？又能為人類科學(xué)帶來哪些革命？這亟需量子科技領(lǐng)域?qū)I(yè)人士來撥云見日。
中科院院士郭光燦是我國量子科學(xué)研究的先行者。他推動了我國量子光學(xué)的發(fā)展，在量子信息尚處于萌芽期時就率先開展了研究，并培育了隊伍。他在長年的鉆研探索中，還親身致力于量子信息知識科普，并與夸大的不實宣傳作斗爭。在聽到了許多關(guān)于量子的奇談怪論之后，郭光燦選擇站出來發(fā)聲。
郭光燦
本人20世紀(jì)80年代初期開始致力于量子光學(xué)研究，90年代初又?jǐn)U展到剛剛萌芽的量子信息領(lǐng)域。當(dāng)時，國內(nèi)學(xué)術(shù)界對量子信息領(lǐng)域的研究呈現(xiàn)相當(dāng)冰冷的態(tài)度，民眾更是將量子力學(xué)視為高懸在學(xué)術(shù)殿堂之上的圣物，敬而遠之。
近幾年來，隨著量子信息學(xué)的飛速發(fā)展，加上媒體的大力宣傳，“量子”已成為人們津津樂道的話題。人們甚至將“量子現(xiàn)象”描繪得神秘?zé)o比，仿佛世界上所有難以解決的事情都可以歸結(jié)到“量子糾纏”上。
特別地，個別學(xué)者不實的夸大宣傳，部分媒體的不斷炒作，造成了當(dāng)前關(guān)于“量子世界”形形色色的奇談怪論，引發(fā)各界激烈的爭論。
究竟量子力學(xué)能為人類提供什么真實有用的技術(shù)？當(dāng)前宣傳的量子現(xiàn)象，哪些是科學(xué)的預(yù)言，哪些是人們杜撰出來的虛無之物？在學(xué)術(shù)界朋友的催促下，本人將種種議論匯聚為十個問題，談了談個人的看法，形成了《量子十問》網(wǎng)絡(luò)科普文章。后來這些文章在中國物理學(xué)會和中國科學(xué)院物理研究所主辦的《物理》刊物上陸續(xù)刊登，有興趣的可以去讀一讀。
量子信息的誕生標(biāo)志著人類社會將從經(jīng)典技術(shù)邁向量子技術(shù)新時代，俗稱“第二次量子革命”。
在第一次量子革命中，人類基于量子力學(xué)原理，研制出計算機、互聯(lián)網(wǎng)等，促成人類社會半個世紀(jì)的繁榮昌盛?，F(xiàn)代的信息技術(shù)就是源于量子力學(xué)的經(jīng)典技術(shù)。
第二次量子革命將為人類開拓基于量子力學(xué)的量子技術(shù)。它的性能突破了經(jīng)典技術(shù)的物理極限，將信息技術(shù)推進到新的發(fā)展階段，必將促使人類社會發(fā)生翻天覆地的變化。
但是，量子信息絕不是萬能的。為了避免誤導(dǎo)，我在這里回答兩個有關(guān)量子技術(shù)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(shù)，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(tài)”理論，此處不贅述。該問題的答案是，將宏觀物體隱形傳態(tài)的想法，不但在技術(shù)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(yán)重的是，人不僅是宏觀物體，而且也是活的生物體，其生命、情感等能采用“量子態(tài)”來描述嗎？迄今的答案是否定的。
退一步講，即使能實現(xiàn)宏觀物體的隱形傳送（并不能），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(zhuǎn)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(xué)家提出了若干量子密碼協(xié)議（如BB84），并從信息論證明這類協(xié)議是絕對安全的，激勵了許多科學(xué)家加入“量子密碼”研究行列。
但人們很快發(fā)現(xiàn)，任何真實物理體系都無法達到量子密碼協(xié)議所需求的理想條件。存在各種各樣的物理漏洞，使研制出來的實際量子密碼系統(tǒng)無法達到“絕對安全”，只能是“相對安全”。
雖然，可以經(jīng)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(xié)議（如“設(shè)備無關(guān)量子密碼協(xié)議”等），但終歸無法確保量子密碼物理系統(tǒng)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。因為只要能驗證真實的量子密碼體系可以抵抗現(xiàn)有所有手段的攻擊，就可以認(rèn)定這類量子密碼在當(dāng)下是安全的，可以用于實際。但要指出的是，量子技術(shù)時代沒有絕對安全的保密系統(tǒng)，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，但并非萬能。
量子科技不應(yīng)該因其奇妙而成為一個“怪物筐”，什么奇談怪論都往里面裝。我的建議是，如果你真的對量子科學(xué)感興趣，最好去讀一讀有關(guān)的科學(xué)讀物，不應(yīng)跟風(fēng)怪談。
特別是年輕人。量子信息技術(shù)是人類社會未來的新技術(shù)，因此，為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(xué)和量子信息學(xué)的基本知識——我認(rèn)為，即使將來不從事量子技術(shù)相關(guān)的研發(fā)，作為新時代的公民，也必須具有量子力學(xué)的基本知識。
當(dāng)然，若有志于從事量子信息技術(shù)的研究，還必須進一步修習(xí)量子力學(xué)和量子信息學(xué)的有關(guān)課程。
本文節(jié)選自郭光燦院士新書《顛覆——迎接第二次量子革命》，經(jīng)本人授權(quán)、審閱后發(fā)布。（《中國科學(xué)報》記者趙廣立綜合整理）
