导读
世界上的事情就是这样滑稽，量子通信的现况尤其滑稽，潘建伟更是不可理喻的滑稽。一个自诩自己没有看懂量子热学的人，竟然成了量子技术的首席科学家，还把量子通信卫星送上天！
——梅晓春
方舟子等批评潘建伟
本世纪以来，网路技术发展的同时造成严重的信息安全问题。有人不断宣扬量子计算机的出现会造成现有的通信保密系统崩溃，而量子通信又被觉得具有绝对的，无条件的保密性，可以有效抵御量子计算机的功击。处于信息安全方面的疑虑，量子通信被列为国家重大科技项目，投入巨资研究开发。由中国科技学院教授潘建伟主导的量子通信也就成社会热门话题，不断登上中国科学进步的荣誉榜。
潘建伟团队的量子通信被觉得是一项具有重要国际影响的原始创新成果，为我国在新兴的量子信息产业占据先机、成为领跑者奠定了科学基础。沪宁量子通信线路的开通，墨子号通信卫星的发射，成了中国科技进步的标志性样板。潘建伟由此获得一系列科学大奖，包括2006年国家自然科学银奖和2017年民间“未来科学大奖”，被评为“2015中国科学年度新闻人物”，四次荣获"中国十大科技进展"，等等等等。加上媒体铺天盖地的宣传，使潘建伟成了科学名星人物，甚至被冠以“中国的量子之父”称号。
去年人大政协人代会期间，潘建伟接受记者专访时说，打算花20亿港元，在未来五到六年内，建立一个天地一体化的量子通信网路，来保护千家万户的信息安全。此前潘建伟放出豪言，要向太空发射几十个同步卫星，构建全球量子通信网路，抢占全球通信技术的至低点。潘建伟的成就让国人倍感扬眉吐气，让世界为之属目。
另一方面，科学界和相关技术人士对潘建伟的量子通信技术存在普遍的怀疑。只要在网路上稍加检索，都会发觉许多指责、否定量子通信技术的文章和言论。其中包括上海学院化学大学王国文院士，上海邮电学院信息工程大学校长、密码专家杨义先院士，北京学院物理系密码专家曹正军教授，四川通信网信息传输与分发技术重点实验室专家李雨红，加洲学院纽约校区化学系研究员徐令予等，都实名发表专业性的文章，否定潘建伟等的量子通信。
还有许多著名与不著名的作者，在网上公开发表言论，从其他各类不同的角度潘建伟 量子通讯，对潘建伟提出严厉的批评，其中包括知名评论家方舟子，燕山学院院长李子丰，日本佛罗里达学院化学系院长王令隽潘建伟 量子通讯，四川学院交通大学院士曲邵伟，学者池昭新，匿名理论化学博士，以及作者本人等等。按照笔者的了解，目前科学界有特别多的人对量子通信持怀疑和批评心态，包括潘建伟的中科大校友和科大学的相关学者。只是碍于个别难以明说的缘由，她们在公开场合不发表意见罢了。
面对汹汹如潮的批评，潘建伟却不为所动。他从来不做任何技术性的反驳，也不接受任何批评。他的理由有两条：1:这种批评没有在专业科学刊物上公开发表，因而不是正规的学术批评。2.量子通信的绝对保密性有量子热学的基本原理保证，这种批评不涉及量子热学，因此是无效的。
潘建伟的第一条理由或许是愚蠢的，没有在专业刊物上发表就不算数？这种评论中许多都是极其专业的，假如潘建伟是一个在科学上诚实的人，他就应当正视这种意见。更即便许多人是质疑潘建伟作假，在误导国家科学管理机构和社会大众。这就如揭露一个劫匪，在互联网上公布不行吗？莫非还要把检举信领到专业刊物去正规发表？
现实情况是，潘建伟等人早已产生利益相关的小团体，实际控制了量子通信相关领域的话语权。批评量子通信的文章的无法发表，在学术大会上不被容许发言。笔者本人就亲身经历过这些事，多次投稿出席中国数学学会晚会，要求在信息数学学分会上发言，但均被拒绝，而潘建伟就是该分会的负责人。
上海学院化学大学的王国文院士，是一位80多岁的资深数学学者，常年从事量子光学方面的教学和研究。多年以来，王国文院士在中国科大学的科学网博客上发表了几十篇特别有份量的文章，对潘建伟研究工作的错误性和虚假性，做了特别深刻的揭发和批判。今年6月，没任何正当理由的情况下，王国文院士的科学网博客被封。这件事不仅说明国外有些人对潘建伟的敌视到了何等盲目的地步外，还说明国外对科学批评的包容性的缺少到了何等严重的程度，科学公正竞争的环境是何等的恶劣。
潘建伟的第二条理由说到根本。所谓的量子通信的绝对保密性构建在“量子态不可克隆定律”基础上。这个定律对量子通信至关重要，是量子通信赖以存在的生命线。假如没有这个定律的支撑，与传统的激光光纤通信相比，量子通信没有一点优越性。要否定量子通信的绝对保密性，首先就得否定“量子态不可克隆定律”。
2018年3月20日，笔者和南方工业学院手动化系李小坚院士在《中国科技新闻网》专家智库栏目上，发表了题为《量子态不可克隆定律不创立的证明》文章。该文章证明，“量子态不可克隆定律”根本不创立，构建在这个定律的基础上的，量子通信所谓的无条件保密性根本不存在！
量子热学上个世纪初就被提出，至今早已一百多年。日本化学学家普朗克1900年提出微观粒子能量分立概念，其后由波尔、波恩，薛定諤、海森堡和狄拉克等人构建完整的量子热学体系。在初期的量子热学中，根本就没有哪些“量子态不可克隆定律”。直至1982年，才由和Zurek提出这个定律。因为这个定律的证明过程玄而又玄，推论似是而非，不清不楚，好多从事量子热学研究的人都不晓得如何回事，也不乐意提到。直至上世纪末，量子信息理论热门上去，才把这个定律作为量子信息论的基础之一，量子通信专家动不动就把这个定律挂在嘴上。
为了弄清量子通信是否真的具有无条件的保密性，笔者和李小坚院士仔细考察了“量子态不可克隆定律”的证明。结果发觉这个定律矛盾百出，实际上根本不可能组建。量子信息学界对这个定律的理解也是完全错误的，实际上是只知其二，不知其一。与其把它称为“量子态不可克隆定律”，不如把它称为“量子态可克隆定律”!
在证明“量子态不可克隆定律”的原始论文中，首先假定任意一个量子态都是可以克隆的。之后定义了一个量子态克隆算符，推导入了另外一个量子态可以克隆的两个条件。一个是正交条件，另一个是非正交条件，即这两个量子态的乘积的积分等于零或等于1。满足这两个条件的量子态都是可以克隆的，不满足才不可克隆。
因而根本就不存在量子态不可克隆的问题，而是哪些样的量子态可以克隆的问题。我们的研究还发觉，对于通常的量子体系，可以有无穷多的量子态满足这两个条件，所谓的量子态不可克隆的说法实际上是一个笑话！
据悉，定义的量子态克隆算符有严重的问题。将这个算符作用于一个被克隆的波函数，结果不变。将它作用于标准的纯态波函数，却可以将它弄成被克隆的波函数。这样的结果其实是自相矛盾的，由于纯态波函数也是波函数，因而量子克隆算符在物理上不可能组建。
论文中举了一个简单的事例，搞数学的人只要一看就懂。例如要克隆氢原子的第一迸发态，可以将氢原子的能级波函数作为标准纯态。但是我们根本不可能找到一个算符的具体方式，将它作用于第一迸发态波函数结果不变，却可以将能级波函数弄成第一迸发态波函数。
另一方面，受数学基本规律的限制，个别根据“量子态不可克隆定律”可以克隆的量子态实际上是不可克隆的。例如受跃迁定则的限制，氢原子的能级不可能跃迁到个别正交的迸发态，这种迸发态就不可能以能级波函数为纯态进行克隆。但是根据“量子态不可克隆定律”，这种迸发态仍旧是可以克隆的，因而“量子态不可克隆定律”在化学上通常也不创立。
事实上，量子态克隆算符只有一个具象的方式。化学学家们从来都没有找到它的具体方式，更不用说用它来估算具体的克隆过程。在量子热学中，所有的算符都必须有具体的物理方式，才能用它做具体估算，否则是没有意义的。因而所谓的“量子态不可克隆定律”只是谈谈而已，它不是一个可以具体操作的东西，更谈不上得到实验检验。
这些情况如同某人说他有一把步枪可以中单兽，但这把手枪即无弹匣，也无枪栓和炮弹，实际上是个模型，等于无用。
在理论上，量子态的克隆是一个十分复杂的问题，它涉及互相作用，绝不是定义的那个简单具象算符能够描述的。
在实验方面，量子态的制备早已使一个相当成熟的学科。例如激光器就是一个很有效的光子克隆机。连续波谱激光器不但可以克隆单个光子，并且可以大批量地克隆各类各样的光子。
说光的非正交态不能克隆则更为荒谬，由于光偏振光方向是一个相对的概念。只要让光子通过一个合适的偏振光器，就可以把它弄成任意偏振光态的光子，光的偏振光状态与是否还能克隆是无关的。说量子态不可克隆的人，只能说明他对化学学的无知。
量子的安全笑话
关于潘建伟等人对量子通信无底线的吹捧，密码专家杨义先院士在科学网博客上发表了一篇题为《量子的安全笑话》的文章，对量子密钥是否绝对安全，量子通信是否可以代替现有的光纤通信的问题，做了详尽的说明。文章写道：
“量子通信绝对（无条件）安全吗？从哲学角度看，即使脑袋坏了，你用脚后跟稍为想一想，就很清楚的事情，却被媒体炒得沸沸扬扬，似乎已是真理一样。…不要说你量子通信不可能绝对安全；即使百年后、千年后出现的愈发先进的“牛X通信”，也不可能绝对安全！老兄，请记住：任何时侯，“安全”都只是相对的，“不安全”才是绝对的！更可能的情况是：网路世界会越来越不安全，量子通信普及后，安全问题将更多。由于，几千年来的历史经验早已反复证明，任何先进的技术就会带来新的安全恐吓，这也就是为何佛教说：人类虽然是“嗜好死亡”的生物。”
杨义先院士还无不抨击地说：
“光纤专家们刚经历的尴尬，也许可拿来教训一下骄傲的量子专家：仅在几年前，光纤专家还抗衡说“光纤通信就是安全，由于光纤很难插接……”；结果话音未落，自己的内裤就爆光了！”
不幸的是，历史再度重复，惨剧再度饰演。杨义先院士的话音刚落，量子通信专家们就败露了。“量子态不可克隆定律”轰然倒塌，量子通信弄成一场史无前例的惨剧。潘建伟等上演了一场空前规模穿帮大戏，道具高昂，舞台花哨，以假乱真，滥竽充数，指鹿为马，亦虚亦实，在令人眼花缭乱的一番演出以后，留下遍地荒谬。
假如潘建伟等不服气，一直坚持太上皇有穿新衣的话，就请鼓足勇气来与我们对决一番。掏出她们的真能耐，证明“量子态不可克隆定律”没有错，我们的文章纯属胡诌八道。假如潘建伟们就能证明这一点，就可以为自己洗白。假如不能证明这一点，就逃不了欺世盗名的指控。花了几十万元人民币，搞了那么一个举世著称的假大空工程，误导全世界，她们应该向全省人民道歉！
“量子态不可克隆定律”的证明虽然很简单，它就如一层窗棂，一旦被捅破，学数学的谁都能读懂。国外懂量子热学的人千千万万，请你们读一读我们的证明，瞧瞧“量子态不可克隆定律”到底对不对？潘建伟等也不要说我们的文章没有即将发表，中国科技新闻网是中国科技部办的。她们不承认也没有关系，但请她们把向科技部要钱给退了。
在中国科技新闻网同日同栏发表的，还有梅晓春，李小坚和俞平写的另外一篇文章，题为《量子通信的无条件保密性不存在——量子通信可以用精典光学理论描述与量子热学无关》。在这篇文章中，梅晓春等强调，量子通信的BB84合同属于精典光学的激光弱光源通信范畴。它的理论和实际操作过程都可以用精典光学理论描述，与量子热学没有关系。与传统的构建在大数分解基础上的密码系统和成熟的大容量光纤通信相比，量子通信没有任何优势，不但效率低下，但是稳定性差，实际上根本不适用。
事实上，量子通信表面上看药量子力学波函数描述光子，但所谓的波函数实际上是电场硬度，不是真正的量子热学波函数。量子热学的叠加态波函数是希尔伯特空间的矢量，不是欧几里得空间的矢量，即不可直接检测，也不能在欧几里得几何空间中进行分解。量子通信用的实际上是电场强度，它是欧几里得空间的矢量，可以直接检测，两者的数学意义是完全不一样的。但量子通讯却将两者混肴，用电场硬度来替代量子热学波函数，冒充量子热学。
实际的量子通讯只须要用到分光器，通过它来改变光的偏振光，用偏振光态来编码和传送信息。那些都是精典光学的东西，采用精典电磁理论能够描述。光子的概念在牛顿时代就早已提出，并不是量子热学出现后才有的概念。所谓的量子通信实际上是构建在精典光学基础上，采用弱光源进行的光纤通信，与量子力学完全无关。
事实上，量子通信理论从来都不讨论薛定諤多项式，不须要求解任何量子热学多项式，甚至连普朗克常数都不出现。量子热学最重要的特点之一，是波函数的线性叠加原理，量子热学的态是线性叠加态。但是在量子通信的实际操作过程中，拿来编制密码的光子都是具有确定偏振光的单光子，而不是叠加态的光子。根据量子热学的检测理论，一旦进行检测，波函数就坍塌到叠加态的某个状态。因为光子的发射与接收都可看成一种检测过程，线性叠加态是不可输入和输出的，所谓的量子通信根本不涉及叠加态。
在网上可以查到，李红雨和李维纲分别提出两个破解BB84协定的方式。这两个方式都十分简单，所用到的就是几个分光器，几个步骤就可以把发送方发送的光子的偏振光态检测清楚。不管她们的方式是否真的可用，都说明BB84协定使用的就是精典光学方式，与量子热学无关。
大规模的量子通信网路是不可行的
除此之外，所谓的量子通信与通常人的理解有很大的距离，以下几点须要澄清。
1.量子通信传送的实际上是密钥，即给信息加锁和解锁的锁匙，而不是传送经过加密的信息。缘由在于现代通信的信息量十分大，因为采用极弱的光源（单光子），量子通信的效率十分低，根本不能适应大容量通信的须要。
2.所谓的量子密钥的本身一直是一种传统的密钥方式，即随机码。根据密码学理论，只要随机码不是和明文一样长，一直是可以破译的。
3.量子密钥的传送与大容量的数据传输是分开进行的，有两种方法传送。一是与传统光纤并行铺装一条独立的光纤传送，二是通过卫星远距离传送。大容量明文的加密一直用传统方式完成的，但是通过传统的光纤传输。把这些通信说成量子通信名不符也许，是混肴概念。
4.根据正常的理解，假如监听者对密钥的传送进行监听，将监听到的信息进行复制并按原线路送回，就有可能不会被发觉。量子通信理论觉得，因为存在所谓的“量子态不可克隆定律”，量子信息不可复制，监听者就难以将监听到的信息进行复制并送回。监听者就一定会被发觉，密钥传输方可以立刻中断传输以防进一步的泄露。
因而所谓的量子通信绝对保密只能理解为“秘钥的监听者一定会被发觉”，而不是量子通信可以绝对保密。这与通常人想像的，量子通信不可破译根本就不是一回事。事实上，通信的连续性是极其重要的，假如由于监听而未能连续，虽然用价值就打了个大折扣。
5.因为量子密钥采用单光子或弱脉冲讯号编码，在光纤中传送很容易衰减。因而就不得不在沿线每隔一百多公里就构建一个中继站，将量子密钥解译下来（将光讯号转化成联通号），放大后再转化成光讯号，重新输入线路。在此转化过程中假如有人泄露密钥，则是难以发觉的。
因而每位中继站都得派人谨守，或安装监控设备。假如看守人被拉拢，或监控设备失灵，量子密钥完全可以被泄漏而不为传送者所知。因为在这个环节上没有绝对的保密性，通过地面光纤传输的量子通信方式的绝对保密性实际上不存在。
6.通过卫星来传输量子密钥，就是为了解决这个问题。但因为使用的是单光子或弱光源，卫星传输方式遭到极大的限制。晚上太阳当空，密钥编码光源比背景光弱得多，实际上无法观察，只能在夜间通信。而大气环流的扰动，云彩遮盖，空气中尘埃、水汽、微粒分子的散射等等，就会对密钥光子的传输导致严重的影响。因为低轨道卫星在月球表面是一掠而过的，才能进行通信的时间只有几分钟，就须要发射大量卫星能够产生网路。
7.虽然这么，从各个卫星通讯站到各个用户之间依然须要光纤来移动，一直不能保证密钥不被盗取。加上同样存在化学学基本原理方面的问题，量子卫星通信也没有实用价值。
假如量子通信的绝对保密性的数学学基础不存在，BB84合同只是一种用单光子来编制的新方式的密钥，与其他传统的密钥相比，是不是有优越性呢？
关于这个问题，密码专家曹正军强调，提出量子通信BB84合同的和三人都不是从事密码技术研究的专业人士，对通信的基本要求似懂非懂。她们没有认识到讯号安全与信息安全的差别，逆技术时尚而动，提出了基于化学技术手段，而不是智力手段的所谓的量子密码学。虽然她们的后继者发表了许多文章和实验，成功地吸引了公众的关注，并且无法改变这个事实——大规模的量子通信网路是不可行的。
我们须要的是真正的科学创新
密码专家杨义先、信息通信专家李红雨在她们的文章中给出更详尽的证明，否定量子秘钥比传统密钥更安全，具有更大优越性。对这个问题，可见附表文章，本文以下再简单谈几点。
根据BB84量子通信方式，生成的所谓密钥是一串二进位制的随机码。它实际上就是一种简化到极至的，称为模2加的精典序列密码。而按密码专家的说法，这类用电噪声等手段来形成的“随机的秘钥流序列”，在现今的每台密码机上都早已是成熟的标配设备。
事实上，现有密码学研究早已发展出特别复杂的体系，已有的序列秘钥比这些模2加的方法要复杂的多，保密程度好得多。因而量子BB84合同根本没有优势，因为生成和传输密钥的过程过分复杂，所涉及的化学过程遭到很大的限制，就不可能比其它序列密码具有更好的保密性，更不用说有足够宽度的RSA密钥和AES体系了。
量子计算机的估算能力严重依赖于量子算法，只能用于个别特殊的问题。对于许多平时的问题，因为找不到合适的算法，量子计算机实际上是无能为力的。虽然量子计算机真的才能如愿而生，也只能拿来对付RSA这类不对称秘钥。就如徐令予强调，对于基于复杂逻辑运算的对称秘钥体制，量子计算机根本就没有恐吓。现今所有金融行业（包括工行）采用的都是对称秘钥体制，这个标准在由中国人民建行施行的PBOC里有详尽的描述。对于这类对称性密钥，量子计算机只能望洋却步。
但是，在量子通信项目的论证上，传统的信息安全专家基本被排除在外。正如李红雨的评论所言:“量子通信只是量子实验专家在唱独角戏，信息领域安全专家和通信领域专家全无参与，绝对是KTV模式。用实验室的模式直接铺开做大工程项目，只能说国家钱多得没地方花了”。
潘建伟则等从来不对新闻界和科学大众说明这种问题，她们甚至可能并不晓得其中的一些问题。她们所做的，就是不断地重复量子计算机面前无秘密的谎言，不断地用这些杞人忧天东西来恫吓媒体，剌激老百姓的神经，误导国家科学管理机构，捞取大笔的科研经费，达到名利双收。
去年3月人大政协人代会期间，中央电视台面对面栏目记者董倩访谈潘建伟时，潘建伟脱口说：“量子热学我们自己也搞不清楚，这是一个十分大的问题。”这句话把董倩彻底搞懵了，就问：“我不明白您这话哪些意思？…您得了这么多奖了，国家最高奖都得了。…已经研究一辈子了，明天坐在这儿还说我没有弄明白呢？”潘建伟回答说：“量子热学是在一个面纱里，我这儿只是听到面纱的一部份，哪里听到一部份。整个面纱还没有掀掉，上面究竟是哪些如今还不清楚。….明天有人让我弄明白了，我马上挂掉都可以。”
世界上的事情就是这样滑稽，量子通信的现况尤其滑稽，潘建伟更是不可理喻的滑稽。一个自诩自己没有看懂量子热学的人，竟然成了量子技术的首席科学家，还把量子通信卫星送上天！
科学和技术是两个不同的概念，科学探求未知，主要在原理方面。技术借助已知的科学原理，指出实用性。要想成为实用技术，首先得厘清楚科学原理。假如原理都没有厘清楚，从事技术开发就无异于赌场，一败涂地是必然的。
量子信息理论涉及量子热学中一些最基本、但也最模糊的概念。例如波函数的数学意义，检测是否真能引起波函数坍塌，叠加态与纠缠态的本质是哪些等等，至今都没有厘清楚。自量子热学诞生以来，对它的解释有十几种，至今没有定论。
量子通信理论实际上构建在量子热学的赫尔辛基解释基础上，而阿姆斯特丹解释恰恰是最具争议的。自从量子热学诞生以来，就仍然遭到严厉的批评。潘建伟等药量子力学的阿姆斯特丹解释来搞量子技术开发，不出问题才怪呢！
中国须要科学创新，我们须要的是真正的科学创新，而不是以科学创新的名义兜售的赝品。量子通信这件事，使人想起多年前风靡一时的，重庆交通学院院长陈进的汉芯作假风波。陈进曾经被称为“汉芯之父”，潘建伟则被称为中国的“量子之父”，这些相像性莫非不会使人形成某种联想吗？
关于量子通信的更多真相，请看以下文章：
1.梅晓春，李小坚，量子态不可克隆定律不创立——量子通讯的数学学基础不存在，中国科技新闻网，2018年3月20日，
2.梅晓春，李小坚，俞平，量子通信的无条件保密性不存在——量子通信可以用精典光学理论描述与量子热学无关，中国科技新闻网，2018年3月20日，
3.梅晓春新浪博客，
4.王国文，科学网，
5.杨义先，量子的安全笑话，科学网，-.html
6.李红雨，量子通讯是安全的吗？科学网，46717-.html
7.李红雨，再谈量子通信的破解之道，科学网，
8.曹正军，通信的基本任务是哪些？量子通信真的很神奇吗？财新网，
9.徐令予，需求和成本是工程立项的基础，一评沪宁量子通讯干线工程，科学网，
10.王令隽：关于中国量子通讯卫星的讨论，新浪博客，
11.李维纲，论BB84合同的一种破解方式，科学网，
12.李维纲，以子之矛，攻子之盾——详解BB84合同的一种破解方式，科学网，
文章作者梅晓春简介：男，重庆学院结业后在院校任数学班主任多年，在四川师范学院数学系和上海学院数学系等院校游学多年，在中国科大学高能化学研究所做过访问学者。常年从事化学学基础问题研究，范围涉及量子热学，量子场论，粒子化学学，非线性数学学，热力学与统计数学学，时空、引力理论与宇宙论等，在国外外杂志上发表过多篇基础数学学的重要论文，目前是南京原创数学研究所主任。