近来，一位学院物理系老师对量子通讯和量子估算提出一系列指责（下边简称为“质疑文章”），反诘：“把量子观念植入到科学估算中真的可行吗？”[2]其中部份内容也被媒体报导过，一些意见细节写在论文中（下边简称“质疑论文”），投到数学学网路预印本文库（未在学术刊物发表）[3]。本人尊重各类学术阐述，起初无意公开评论。但有媒体来咨询，考虑到社会影响，就事论事，逐项谈一点感想，以供参考。
(1)关于量子纠缠
指责文章觉得，量子纠缠与相对论有矛盾，“量子纠缠仍没有获得强有力的实验证据，一直是有争议的话题”。
我的想法：
作为量子热学中的一个概念，量子纠缠彰显了一种非定域关联，与“定域实在论”矛盾，而且与相对论不矛盾，由于这是量子态的纠缠，纠缠粒子之间并没有超光速的化学讯号传送。并且，近程的量子纠缠在各类量子系统中是自然、广泛地存在的，不纠缠的情况才是特例。关于贝尔定律的研究是要阐明它与“定域实在论”的矛盾，并不是量子纠缠这个概念本身及其应用的前提。
困难在于在实际中形成并维持个别量子通讯过程须要的长程纠缠以及量子估算中须要的可控的大量量子比特的纠缠，由于须要克服量子系统对之敏感的环境扰动。因而量子估算的化学实现还有很长的路要走，而且千里之行源于足下，须要从简单的情况逐渐前进。
(2)关于Shor算法中的指数模运算
指责文章和论文的一个核心论点是指责量子估算中最重要的算法、前面已介绍的用于因子分解的Shor算法。指责论文批评Shor算法中的所谓指数模运算，觉得Shor以及和的论证都是错的。指责论文提出执行指数模操作的幺正变换须要O(q2)个量子门操作量子计算和量子通讯，其中q是相关的叠加态中的项数，觉得这是一个神秘的过程。
我的想法：
先向通常读者解释一下，幺正变换描述量子态演变，可以由量子热学的薛定谔多项式实现，是量子热学中的基本过程，而符号O(X)代表上限是X减去一个常数。
正如Shor的原文[4]，或则量子估算的权威专著、和的《量子估算与量子信息（and）》一书解释的[5]，指数模操作只须要O(L3)个量子门操作，其中L=log2N，N是须要因子化的数，也就是说L是N的2补码位数。这种解释通过对某个叠加态中的任意一项进行论证。虽然，给出从叠加态中的任意一项出发所须要的量子门操作，即幺正变换，也就给出了从叠加态出发所须要的量子门操作。这是量子热学基本的线性叠加原理所致。指责论文中提及的麻省理工大学Scott院士的答复基本上也是这个意思。还可以从另一个角度来说，就是，这种量子门操作（幺正变换）构造好之后，是不依赖于被作用的态的。所以确实只须要O(L3)个量子门操作。指责文章和论文的作者没有认识到这一点，反倒错误地推出一个O(q2)的结果。
►Shor算法，又称量子质质数分解算法。来源：Wiki
(3)关于Shor算法中的联合机率以及量子估算中的量子纠缠
指责文章及论文觉得，Shor算法的证明中错误地将两个寄存器各取某值的条件机率误当成联合机率，而证明中引用的物理推论使用的是联合机率。作了“更正”后，指责论文得到一些复杂奇怪的推导。综合上一个指责，指责文章觉得Shor算法是错误的,提出：“假若量子纠缠本身有待争议，Shor算法又是错误的，这么工业界费尽心机制造下来的东东又怎样来证明自己呢？”
我的想法：
Shor算法中的机率用两个寄存器各取某值所对应的基矢态与原量子态的内积的模平方得到。依照量子热学的基本原理，这就是联合机率，而不是条件机率。所以Shor的证明是正确的。指责论文得到的复杂奇怪结论正是自己作了错误“更正”而引起的。
正如前面第(1)点中早已讨论过，基于量子热学原理的量子纠缠本身没有争议。实现量子估算中须要的大量的纠缠的量子比特的控制，是研究的内容和目标，而不是指责Shor算法和量子估算理论的理由。量子算法研究可以先行展开。
(4)关于Shor算法的实验
指责文章及论文觉得关于Shor算法的实验都是不真实的，由于因子分解15的实验中的量子比特数量多于算法中的描述，即第一个寄存器起码须要8个量子比特。
我的想法：
整数因子化的最简单的非乏味反例是15。因此目的，通常情形下，Shor算法的两个寄存器确实分别须要由8个和4个量子比特组成。实验中用到的量子比特比这少。这是由于这种实验只是演示性质，而不是作为实际使用的量子计算机。原先的算法中，指数模运算中的指数的底数须要随机选择。并且在这种演示实验中，这个底数是事先确定的，这就造成量子比特数可以降低。这种论文是承认这一点的。断定这种演示实验“不真实”是不妥的。可以期盼将来会成功实现可以随机选择底数的因子化量子估算。
指责文章还批评了D-wave公司所声称的量子计算机。本人对它不了解，不作评论。无论具体例子的实际情况怎样，并不构成反对量子估算这个领域的理由。
(5)关于BB84量子秘钥方案
指责文章觉得，BB84方案应当叫做量子秘钥协商，量子秘钥分发的别称是错误的，所以“很多从事通信研究的化学人士还缺少必要的密码与通信知识”，包括BB84的作者和。指责文章还觉得，密码学总是假定敌手仍然存在，假如敌手消失，这么任何密码技术都是多余的，而量子通信从数学上剥夺了敌手泄露讯号的能力，由于敌手的监听行为直接破坏了量子讯号。指责文章批评说，量子通信时一旦发觉了敌手就可以暂时中断通信的看法是错误的，量子通信的讯号安全是以牺牲通信的稳定性为代价的，有了敌手就干不成事的量子通信系统最终也只能沦为一个摆饰，因而“量子通信本末倒置”。
我的想法：
BB84量子秘钥方案叫做哪些名子无关紧要（分发，分配，协商，分享，或则其它名词），最后目的总归是双方共享一组只有她们晓得的秘钥，事实上还是公钥。量子信息领域不乏密码、通信及计算机科学的专家，例如，Shor、以及都是计算机科学家出身。
密码术的主要问题不是加密文件的传送，而是秘钥分发。由于敌手可以剖析多个使用同一秘钥的加密文件而破译密码，所以为了安全，最好使用一次性的秘钥。传统来说，这是很困难的，所以一次性秘钥只用于非常重要的领域，通常领域采用私钥系统，例如RSA系统（日本科学家Ron、Adi及在1977年开发的一种加密与信令系统）。并且它们是以不存在有效分解整数的算法这个假定为基础的，所以假如有人发觉了这样的精典算法，或则量子计算机实现，这种私钥系统就击溃了。
而BB84量子秘钥方案提供了一个新的形成秘钥的技巧。它是一个通过公开信道形成公钥的过程。为了这个秘钥分发的安全，当发觉有监听者时暂停一下，谈不上为了安全而“牺牲通信的稳定性”，由于传送的是秘钥，而不是加密文件。让监听者难以隐没与让敌手消失不是一回事，敌手总是存在的，让她们难以隐没是一大优点。精典的一次性秘钥的分发也有“有了敌手干不成事”乃至更严重的问题。
相比于精典私钥系统依赖于物理上没有证明的假定以及量子计算机还没有实现的情况，量子密码术依赖于数学定理，是彻底的安全保障。为什么还要墨守成规，要让敌手在秘钥形成过程中能监听成功呢？并且，这样形成的公钥通过公开信道形成，在这一点上比携带或则精典传送一次性秘钥不但更安全，但是更便捷。
量子秘钥分发其实借助了量子态，然而最后形成的秘钥一直是一串精典的比特串，之后可以用于传统的精典加密和精典通讯。量子通讯并不抵触精典通讯，反倒是与之结合。在量子隐型传态中，精典通讯也是必不可少的一环。
但是量子通讯是个广泛的概念量子计算和量子通讯，除了有密码术，还有其它各类各样的过程。
其实，量子通讯和量子估算的数学实现与工程实践会碰到好多须要解决的问题，而且本文所评论的那些对于基本原理的指责并不创立。
作者简介
施郁，清华学院化学学系院长，目前主要研究量子纠缠及其在汇聚态化学和粒子化学中的运用。
参考文献：
[1]施郁，解密量子密码、量子纠缠与量子隐型传态，自然刊物，38(4)，241(2016)；
[2]
[3],
[4]P.Shor,SIAMJ.Sci...26,1484(1997).
[5]M.A.andI.,and(,,2000).
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