量子

英国诺丁汉大学领导的研究团队在脑癌治疗方面取得了一项突破性的成果。这项成果为人们提供了一种全新的视角来理解并解决这一难题，并为未来的医学研究开辟了新的道路。期待着这种名为“量子疗法”的新方法在未来能够为更多的患者带来希望和福祉。

脑癌是一种发生在大脑内部的恶性肿瘤，具有高度侵袭性和扩散性。尽管手术和放疗等传统治疗方法在一定程度上能够控制肿瘤的生长，但往往会对正常脑组织造成极大的损伤和副作用。在最新的研究中，研究团队发现了一种名为“量子疗法”的新方法，可使用带电分子触发癌细胞自我毁灭，靶向并杀死难以治疗的脑瘤中的癌细胞。这种方法未来有望发展成手术中使用的喷雾治疗，为脑癌患者带来新的希望。

量子疗法的主要原理是通过将带电分子导入肿瘤细胞内部，利用细胞内部的化学反应产生自我毁灭的信号。针对肿瘤细胞的表面特征，研究团队设计了一种专一性的抗体。这种抗体能够与肿瘤细胞的特定分子靶点结合，将带电分子准确地导入细胞内部。

这项研究的发现为脑癌治疗带来了全新的视角和可能性。展望未来，研究团队将继续优化量子疗法的方法和实施步骤，以期提高治疗效果和安全性。他们还将探索将量子疗法与其他治疗方法相结合，为脑癌患者提供更加全面和有效的治疗方案。这项研究的成功发现为脑癌治疗提供了新的方向，也为其他领域的医学研究提供了有益的启示。量子疗法独特的靶向性和高效性使其具有广泛的应用前景，未来可能在治疗其他类型的癌症以及其他复杂的疾病方面发挥重要作用。

记者从中国科技大学获悉，国际期刊《科学》近日刊登了该校杜江峰院士领导的研究团队的最新成果。他们在世界上首次观察到宇称时间对称性。这种观察方法及其过程突破了传统的量子系统控制方法，加深了对量子系统之间相互作用的理解，帮助人们更好地理解微观世界的奇妙本质。

四方一直在谈论于，自古以来他们一直在谈论周。在浩瀚的宇宙中有无数平凡或奇妙的对称。代表空间的宇宙和代表时间的宇宙也是一对对称。如果物质同时满足时间和空间对称性，科学家认为它们满足宇称时间对称性。为了研究物质的各种奇妙性质，科学家们将使用各种方法来控制宇称时间对称状态。

经典物理世界已经实现了宇称时间对称性的调节。但是在量子世界，这是一个巨大的问题。量子力学理论决定了在量子系统中实现奇偶时间对称态路径是非常困难的。例如，在量子力学的世界里，小李需要走过一条荆棘丛生、又窄又泥泞的道路，才能成为与她现在的时间和空间对称的自己。作为一个赤手空拳的小女孩，小李几乎不可能做到。

杜江峰院士的实验室近年来一直致力于单自旋系统的量子控制。荣兴教授和吴洋博士控制了作为系统钻头的金刚石中氮空位缺陷的电子自旋。他们巧妙地添加了核自旋作为辅助位，实现了电子自旋的宇称时间对称控制，完成了这一领域的“零突破”。聪明的物理学家建造了一个特殊的小世界，还创造了小啊明。小明拉着小李的手，把他带到了一条完全不同的路上。虽然这条路曲折而奇怪，但它意味着对称。

杜江峰院士评论说:“这项工作为进一步研究非传统量子系统描述的新物理奠定了坚实的基础。”

在过去的两年里，我国的量子科学研究取得了良好的成果。我国研制的世界上第一颗量子科学实验卫星墨子已经成功发射。中国科技大学的潘剑伟和彭承志领导的团队利用墨子成功实现了1000公里范围内的双向量子纠缠分布。在此基础上，实现了在空间尺度上严格满足“爱因斯坦局域性条件”的量子力学非局域性检验。

此外，我们与奥地利成功实现了世界上第一次洲际量子保密通信，并在1400公里的外层空间实现了第一次远程星地双向量子通信。

在量子计算的舞台上，中国科技大学潘剑伟团队的突破更加引人注目。他们开发了世界上第一个用于多光子玻色采样的单光子量子模拟器，它超越了早期的经典计算机。今年元旦，这一突破性成果成为中国科技大学继去年“墨子”飞上太空后的又一项科技创新成果，再次被列入大的新年贺词。

随着这些科学研究成果在各大媒体上的频繁报道，“量子”这个与我们的日常生活有些距离的概念，已经逐渐成为人们熟悉的“网络红人”，自然也就有了大量的商家和制造商的“热点”。

这并不意味着现在市场上有各种与“量子”相关的“高科技产品”，各种与“量子”相关的新概念层出不穷——从具体的量子能量水、量子鞋垫、量子袜子、量子空气净化器，到抽象的量子医学、量子保健、量子能量植入，听起来都够神秘的了。

那么，这些“量子+”概念产品中哪些是真实的，哪些是大骗局？今天，让我们认真学习如何练习一双“金眼睛”。

“量子+”的概念是奶牛制造的产品吗？

院尔找到了一堆很酷的“量子鞋垫”和“量子+”宣传页，如“量子能量水”，并兴高采烈地让研究量子的物理学家查阅这些产品的原理。没有想到的是，所有的科学家看起来都很困惑，礼貌地微笑着说:“哈哈，这些名词从来没听过。”

尔在院子里，不甘心，拿出广告交给科学家:“看，他在这里有一个解释。量子水处理技术是一种通过量子信息和能量注入来优化和活化水的水处理方法……”科学家微笑着说:“这不仅仅是科学术语的集合，而是一个科学原理。”否则，我说我们的宇宙来自钛合金α中微子能量流攻击，你相信吗？例如，我声称发明了阿姆斯特朗回旋喷射阿姆斯特朗枪。你相信吗？"

“你们所有的科学家都这么淘气吗？”

然而，淘气的科学家耐心地解释了量子原理。

量子无处不在，但不是万能的。

的确，量子是物质最基本的单位，也是我们人类理解世界的一种方式。

1900年以前，人们认为物质和能量是不断变化的。然而，随着新的实验现象的出现，人们开始重新审视过去固有的概念，物理学基础理论的革命风暴开始了。1900年，为了解决黑体辐射问题，物理学家普朗克提出了“最小能量单位”的假设，并将其命名为“量子”，这一假设一直沿用至今。在微观世界中，物质和能量的基本单位叫做量子，比如光子，光的基本能量单位。

随着量子物理学的发展和实验能力的提高，物理学家现在可以在实验室里独立操纵微观世界中的基本粒子。有趣的是，一个量子可以同时处于多种状态，这在学术界被称为“相干叠加”。例如，光子可以出现在北京和纽约。更令人困惑的是，多个量子仍然可以纠缠在一起，而且它们可以保持某种超时间相关性。爱因斯坦称这种现象为“遥远地方之间奇怪的相互作用”

正是由于量子世界的这些神奇特性，量子物理学像一个神秘的吉普赛女人一样，吸引了大量科学家和普通人的注意。虽然她给人们带来了无尽的困惑，但她也让无数的人接近她，了解她一生。

科学家每天都在处理“量子”。通过他们的努力，量子原理带来的新技术可以突破过去技术的瓶颈，给我们带来新的惊喜。它已经成为信息、材料、能源、生活等领域技术创新的源泉。

干货:量子应用在哪里

那么，量子被应用于什么？

首先，大家都熟悉的是量子通信。

我们的“墨子”量子通信卫星是这方面最杰出的成就。我们利用单光子的不可分割性和量子态的不可分割性，从原理上保证了信息不被窃听和破解，从而从根本上保证了通信的无条件安全性。

第二个方面是量子计算。

量子计算是利用量子力学的原理，如量子叠加和量子纠缠，计算数据和信息的一种全新方法。在大数据时代，对计算能力的需求日益增长，但目前人类拥有的计算能力仍然十分有限。在量子计算中，量子位可以同时处于0和1的叠加态。因此，随着可操纵粒子数量的增加，量子计算能力与经典计算相比有指数级的加速:在处理具体问题时，最快的天河二号超级计算机在中小规模(约50位)的情况下可以被击败。如果量子计算机操纵100个粒子，对特定问题的处理能力将达到目前世界总计算能力的100万倍。

第三个方面是量子精度测量。

量子精密测量可以突破重力、时间和位置等物理测量的经典限制，大大提高卫星定位、潜艇导航、医学检测和引力波检测的测量精度。例如，在潜艇导航中，使用量子精密测量技术，导航100天后定位误差小于1公里，不需要通过浮动定期进行卫星校正，有利于长期等待。

上述量子信息的研究仍处于基础研究阶段，只是量子通信正缓慢地向国防、金融和其他应用领域发展。

放大:“量子产品”的鉴别方法

说到这里，每个人都必须感到所有这些量子应用都是基于量子力学的基本原理(如叠加和纠缠)。经过科学家团队十多年甚至几十年的努力，光是随便编造一个概念是不够的。

作为比较，我们发现了一些声称在市场上使用量子技术的产品和概念。请找他们的毛病。

量子水-水通过在载体与水接触后释放量子信息和能量而在量子水平上得到优化。

量子能量袜——量子注入后的量子袜可以释放能量波、远红外线、负离子和其他有益物质。能量波可以使人类分子处于更高的振动状态。

量子共振移植技术——基于量子纠缠和晶体共振理论，量子农业灌溉器和土壤调理剂是根据原子和分子共振原理，在母体元素高频能量波三大特性的指导下发展起来的。

量子医学——一门基于电磁辐射与人类、动物和植物世界相互作用的全新学科。通过测量和分析生物体释放的振动频率(即弱磁场波动能量)进行诊断和治疗的药物也称为波动药物。

上面哪个量子产品是真的？

是的，你已经猜到了，

都是假的。

这些产品有什么共同点？

也就是说，这些名词的堆积是不合逻辑的，没有科学文献的支持，也没有任何实验数据可以证明这种效果。各种各样的“科学术语”已经疯狂地堆积起来了。什么共振、能量、普朗克、爱因斯坦，它们是多么神秘和多么聪明，一个接一个，但概念和结果之间没有对应关系。这无非是商人名词嫁接能力的竞争。

例如，所谓的“量子共振信息水”声称“宇宙中有一个量子‘精神力场’。人体的每个器官都有自己的共振频率。在体内“精神力场”紊乱后，共振频率将偏离正常，从而导致疾病。量子共振信息水可以记忆人体在水中的有益信息频率，去除水中的有害信息频率。饮用这种水后，水中记忆的人体有益的正常信息将与人体波共振，正常信息频率将迅速到达人体的每个细胞，从而纠正人体的错误信息频率，使细胞充满活力。”

其中，共振、量子信息和场的确是科学概念，但突然将它们嫁接在一起，真的是一个笑柄。这里有什么数学形式来描述所谓的“灵力场”吗？什么是人体的所谓有益频率？没有任何科学文献给出这些奇怪的概念，它们都是由企业编造的。至于量子共振信息对水处理的影响，就更不得而知了。

事实上，我们科学中的“量子信息技术”指的是一种新的革命性技术，它利用量子力学的原理来处理信息和数据，例如我们之前介绍的量子通信、量子计算和量子精度测量。然而，这些制造商显然在错误的地方使用了这些名词，并编造和混淆了公众。

另一方面，无论是科学背景、资源投入、实验建设、人才培养、量子研究都是一个很高的门槛。因为量子系统非常脆弱，研究量子实验和相关技术的条件非常严格。量子控制是在单个量子的水平上进行的(例如，控制单个原子、离子、电子和光子)。这些物质和能量的基本单位非常小。以单个原子为例，它的大小只有10^-10m.如果要在实验中进行控制，需要非常高的真空环境和昂贵的激光冷却系统来降低原子的热运动，然后才能进行控制。

例如，量子计算机，为了保护量子比特的相干性，经常需要一个封闭的、真空的、极低温度的、与外部电磁干扰系统隔离的、这种世界上许多国家实验室无法达到的苛刻条件，哪家袜子制造商能拥有？

另一个例子是我们都关心的墨子量子卫星，它是在我国日益强大的综合国力的基础上成功发射的。即使是欧洲和美国的大国也羡慕这种在资源、人力和技术方面的巨大投资。一个鲜为人知的私营企业能负担得起吗？对此，中国科技大学教授、墨子量子科学实验卫星科学应用系统总工程师彭承志曾在微博上警告投资机构:“如果你有资本管理计划或金融产品，请投资一家前途光明的量子公司，门槛不高，几百万甚至几十万都可以进来。请小心，你可能会遇到一个骗子而不是量子。”

实验室里的科学家，无论是院士、教授，还是年轻的医生和博士后，都在量子领域接受了多年的专业培训。在量子世界里，他们的旅程是星星的海洋，暂时他们不会在意袜子、鞋垫和矿泉水。

事实上，判断量子产品的真实性有一个特别简单的原则。也就是说，目前对量子技术的研究主要集中在量子通信、量子计算机和量子精密探测上，暂时还没有涉及到日常生活用品。

因此，看到所谓的“量子+生命”产品，都是骗子！这些嫁接和推测的概念没有科学依据。不要期望使用任何产品都能长寿健康。做一名代理人，一夜暴富。不要那么贪婪，更加努力地工作。识别完成！

光量子假说分析

光量子理论预言了量子纠缠:即使距离很远，或者在内部宏观结构中，大量的原子会由于量子力而相互缠绕和影响。然而，由于缺乏实际的实验证据，量子纠缠仍然停留在预测的水平。直到最近，日内瓦大学的科学家提出了1600万个原子纠缠在一厘米长的晶体中的实验证据。

量子纠缠的实现对寻求这一概念的经验证据的物理学家来说并不是真正的挑战。研究人员可以通过分裂光子来实现光子纠缠。但是观察和记录量子纠缠被认为几乎是不可能的。直到最新的实验。日内瓦大学应用物理学研究员弗洛里安·弗洛维斯在新闻发布会上警告说:“不可能直接观察到数百万个原子的纠缠过程，因为有太多的数据需要收集和分析。”

因此，Florian Frwis和他的团队列出了他们可以实施的测量方法的详细列表，并寻找可能提供所需证据的测量方法。当光子穿过晶体时，它们会在被再次发射之前缠住原子，因此研究人员关注晶体发出的单向光，并分析其统计特性和再次发射光子的概率。这是研究小组展示的1600万个原子，而不是数千个原子的纠缠。

量子的未来

量子网络将在未来的数据保护中发挥重要作用，因为这些网络可以传输信号并立即检测第三方对信号的任何拦截。当发送和接收这样的信号时，我们必须使用量子中继器来统一具有强量子关系的纠缠原子，不管它们相距多远。量子中继晶体块，通过超低温冷却到-270℃，富含稀土原子。当一个晶体块被光子穿透时，就会发生量子纠缠。

粒子纠缠是未来量子计算和量子加密革命的核心。从人工智能到个性化医学，它将促进一切的发展。尽管这是一件高层次的事情，但一切都是原子在量子层次纠缠的结果。这项研究以前所未有的规模证明了这一点。

蝌蚪工作人员从未来主义编译而来，译者晴空燕，转载必须授权

最近，上海交通大学的金先民团队成功地进行了第一次海水量子通信实验，观察到光子极化量子态和量子纠缠能够维持海水中的量子特性。水下量子通信的可行性在国际上首次通过实验得到验证，这是未来建立水下、海气一体化量子通信网络的重要一步。结果发表在最新一期的《光学快报》杂志上，并被列为编辑推荐。

目前，基于光纤和自由空间大气信道的量子通信已经被证明是可行的。海洋能用作量子通道吗？金先民向《科技日报》记者解释说，虽然海水中悬浮物和盐度对光子的散射和损耗作用远大于光纤和大气，但实际上海水还有一个蓝绿色的窗口，在光子传输过程中损耗较低，可以用商用单光子探测器探测到。因此，基于海水的量子通信在理论上是可行的。"此外，没有海洋，全球量子通信网络是不完整的."

在最近的实验中，他们选择了光子的偏振态作为信息编码的载体，并通过模拟证明了在很大的损耗和散射下，偏振编码的光子只会丢失，而不会发生量子比特反转。换句话说，即使海水经历了巨大的通道损失，只要少量的单光子存活下来，它们仍然可以用来建立安全密钥。

目前的结果表明，水下量子通信可以达到数百米。虽然信道很短，但它可以对水下100米数量级的潜艇和传感器网络节点进行保密通信。即使是在水下数米深处为卫星和飞机进行保密通信，这也比之前认为的海水是“禁区”的想法更进了一步。因此，它可以在军事和其他领域“展示自己的才能”。

金贤敏指出，尽管这只是实现水下量子通信的第一步，距离实用的水下和海空一体化量子通信连接和网络还有一段距离，“最新研究证明，量子通信技术在空中、地面和海上的未来前景是可以预料的。”

一种新的量子成像技术可以利用从不接触物体的光来成像。实验中选择猫作为成像对象的原因是为了暗示薛定谔猫的谜题，它在量子物理学中很有名。

来自量子光学和量子信息研究所(IQOQI)、维也纳量子科学和技术中心(VCQ)和维也纳大学的研究人员开发了一种新的量子成像技术，它具有一些与直觉相反的特征。第一次，可以在不用任何光照射要成像的物体的情况下获得图像。

一般来说，要获得一个物体的图像，必须用一束光线照射它，并用一个照相机来感测物体反射或透射的光。用什么样的光来照亮一个物体取决于人们想要获得的图像的性质。不幸的是，在许多实际情况下，我们知道哪种光最适合照亮物体，但是没有相机能感应到这种光。

最近发表在《自然》杂志上的一项实验首次打破了这一限制。物体，如猫的轮廓，被一种不易察觉的光照亮。此外，在相机上形成猫的图像的光线永远不会与真实物体相互作用。为了进行实验，科学家们使用了所谓的“纠缠”光子对。这些光子对，就像连在一起的双胞胎，是激光与非线性晶体相互作用时产生的。在实验中，激光指向两个独立的晶体，每个晶体产生一对双光子(包括一个红外光子和一个“姐妹”红色光子)。要成像的物体被放置在两个晶体之间。如果光子对在第一个晶体中产生，只有红外光子将通过成像物体。然后，该红外光子将继续穿过第二晶体，并与第二晶体中形成的红外光子完全结合。

原则上，用这种原始的方法，不可能找出哪种晶体形成了光子对。此外，红外光子不包含关于物体的信息。然而，由于使用了纠缠光子对，红色光子将包含关于物体的信息——尽管这些红色光子从未接触过物体。红色光子穿过两个晶体的路径被结合起来，形成一些具有不同明暗的图案，形成物体的精确图像。

令人惊讶的是，所有的红外光子(唯一照射在物体上的光)都被丢弃了。只有能够被感知到并且从未与物体相互作用过的红色光子才构成图像。实验中使用的照相机甚至无法感应到与物体相互作用的红外光子。事实上，市场上基本上没有非常低亮度的红外摄像机。研究人员相信，他们的新成像概念可以用于非常广泛的应用，甚至可以在重要的中红外波长范围内实现成像。在生物和医学成像领域，低亮度成像技术非常重要。

(原文转载自sciencedaily.com，原标题“量子物理创造了新的成像技术”，由蝌蚪王编辑。请注明转载来源。)

当你在路上遇到他时，你会认为他是一个普通的信息技术工程师。相处一段时间，你会喜欢他眼中的谦逊和他话语中的诚实。当谈到“量子”时，你会突然被他的激情和雄心所打动，仿佛触手可及！

他就是“量子梦想家”潘剑伟。

从地球爬到山顶

17岁时，他被中国科技大学录取。27岁时，研究成果被评为“年度世界十大科技进步”。41岁，当选“最年轻的院士”；十年来，他和他的年轻团队推动了中国的量子研究，成为国际学术界的一支强大力量。

回顾潘剑伟的道路，至少有三条“从地球到顶峰”。

1987年，在享有盛誉的中国科技大学现代物理系，潘剑伟的分数低于平均水平，但他在1995年以优异的成绩获得了硕士学位。那个时代是“科学的春天”——学好数学、物理和化学，不怕周游世界。从中学到大学，潘剑伟总是沉迷于他所热爱的“科学之美”。

1996年，潘剑伟去因斯布鲁克大学攻读博士学位。奥地利是量子力学的发源地，而中国在这一领域的科学研究还处于起步阶段。在导师塞林格教授的实验室里，潘剑伟很快进入了状态。1997年，以他为第二作者的论文《实验量子隐形传态》发表在《自然》杂志上。这一成果被公认为量子信息实验领域的第一部作品，被评为年度世界十大科技进步，并被评为“一个世纪21篇物理学经典论文”。

第三次攀登是在回家之后。

不要忘记你的主动心勇疑惑

面对问题和质疑他人是科学家的命运。如今，质疑量子是伪科学的人越来越少，但其他问题依然存在。

2001年，在导师的困惑和反对下，潘剑伟回到中国，和他的同学杨涛在中国科学技术大学建立了量子信息实验室。然而，他很快意识到，由于当时中国的实验条件和人才储备薄弱，不仅很难赶上国外的先进水平，而且他自己的研究也可能落后。

与老一辈科学家的“闭门苦读”不同，潘剑伟这一代科学家更注重科研资源的全球配置，但他们在追求科学植根于国家命运这一点上是相通的。一方面，潘剑伟没有“弃巢”，另一方面，他出国“筑泥窝”。他本人前往奥地利和德国的先进科研团队开展合作研究，并有针对性地派遣学生到各个先进国家进行量子信息研究，学习理论、实验、光学、电子学、软件等方面的知识。当时，一些人说他“在虚假的借口下回家，骗钱”。他只能承受压力，相信事实可以说明一切。

潘剑伟和他的德国队在2008年回到HKUST的时候终于到了。他出国留学的弟子们也一个接一个带着很高的“归巢率”回国。

特色鲜明、优势互补的年轻量子信息研究团队已在中国形成，并在生成方面发挥了惊人的力量。近年来，“潘剑伟团队”的科研成果多次获得国际“年度物理重大进展”和两院院士评选的九大“年度中国科技进步十大新闻”。

第三次攀登更加困难和精彩。

这件事对国家非常重要。

继2016年8月成功发射世界第一颗量子通信卫星之后，“潘剑伟团队”最近在世界上首次成功实现了“十光子纠缠”。不久，世界上第一条长途量子保密通信干线——京沪干线也将全面开通。不久，人类历史上第一个洲际量子通信网络“天地一体”将会形成。

“它们让中国科技大学，乃至整个中国，在量子计算的世界地图上占据了一席之地。”这是英国杂志《新科学家》所说的。

“在这个领域，每个人的智力都差不多。总的来说，第一，你不介意成功或失败，第二，你应该有耐心去做你喜欢的事情，第三，这件事对国家非常重要。”潘剑伟这样解释他的“攀登之路”。

从“科学之春”到“创造新的春天”，潘剑伟是幸运的。从实验室回国时的400万元启动资金，到近年来全国几十个科研院所支持建设的量子卫星墨子，再到总长2000多公里的量子通信“京沪干线”工程，都离不开国家的大力支持。

“我和学生都不想为了出国而出国，但他们想学习最先进的技术，希望有一天能在中国取得一些领先的科研成果。”他说，“如果杨振宁和李政道证明中国人可以在国外做好‘科学’工作。那么我们现在已经证明，中国人也可以在国内做好“科学”

中国的量子研究突然兴起，潘剑伟的团队也从派人出国留学变成了一个广受欢迎的机构，吸引了来自世界各地的学者，包括潘剑伟的导师塞林格。他说，中国已经成为量子研究领域的世界领先国家之一，具有巨大的发展潜力。他愿意和潘剑伟一起走“量子之路”。

2月8日晚，“2016年度人物感动中国”颁奖仪式在央视综合频道播出。中国科学技术大学常务副校长、中国科学院院士潘建伟被评为“2016年度感动中国十大人物”之一，“量子通信领军人物”。

潘剑伟院士为量子通信的奋斗和他的故事在颁奖典礼上播出。主持人当场采访了他。“感动中国”评选委员会给潘剑伟院士的颁奖词是:闻每一片落叶，保持对世界的童心好奇。只有与科学纠缠，远离名利。站在世界的前排，以圣贤的名义与宇宙对话，做着前所未有的事情。

20年前，26岁的中国学生奥地利，面对老师的问题“你的梦想是什么”，他回答道，“我想在中国建立一个世界级的量子物理实验室”。这个学生的名字叫潘剑伟。

2016年8月16日凌晨，中国量子卫星“墨子”在酒泉卫星发射中心成功发射。它是世界上第一颗量子科学实验卫星，标志着中国在量子通信领域处于世界领先地位。这个项目的首席科学家是潘剑伟。

量子通信是目前唯一被理论证明的无条件安全通信方式。量子卫星的发射意味着中国的量子保密通信技术成功了一半。

该设计要求快速飞行的量子卫星被地面上的光学天线精确跟踪，这相当于从10，000米高空的飞机上向地面上的储钱罐里扔硬币。它还必须确保每一枚硬币都可以扔进存钱罐。潘剑伟和他的团队已经逐一解决了这些技术问题。

他长期从事研究，潘剑伟对量子通信等研究做出了创新贡献。他在实现量子隐形传态方面的研究成果被列入《美国科学杂志》的“年度十大科技进步”。他还被《自然》杂志评选为“一个世纪21篇物理学经典论文”，同时入选的还有伦琴的x光发现、爱因斯坦相对论的建立以及其他影响世界的主要研究成果。

潘剑伟，1970年出生于浙江东阳，物理学家，中国科学院院士，发展中国家科学院院士，中国科技大学常务副校长。1987年至1995年，他在中国科技大学学习，获得理论物理学士和硕士学位。1996年赴奥地利学习，1999年获得维也纳大学实验物理学博士学位，1999年至2001年在维也纳大学物理实验室从事博士后研究。2008年，他入选中央组织部第一批“千人计划”。2011年11月，他当选为中国科学院院士。2012年9月，他当选为发展中国家科学院成员。中国科学院量子科学实验卫星试点项目首席科学家。

“感动中国2016年度风云人物”，其他九位获奖者是:为中国航天事业做出突出贡献的科学家孙家栋；战斗机飞行员张超在训练中牺牲了自己的生命；王峰，在一场大火中牺牲了自己的生命来拯救他人；智，在深山里教书育人36年；秦，耶鲁大学毕业后回到农村扎根；红丝带学校的创始人郭小萍；阿尔布雷特，焦式的好干部；李万君，一个在普通岗位上创造了非凡成就的焊工；和梁，一个让许多病人挺直腰板的好医生。此外，仪式还特别向中国女排致敬。

量子可乐是游戏《辐射》中的一种道具，它呈蓝色是因为它含有轻度放射性锶同位素，这种元素会产生一种亮闪闪的蓝色。它是RPG游戏《辐射》系列中的一种消耗品，它可以让主角恢复一定生命值。

量子可乐是什么

量子可乐是RPG游戏《辐射》系列中的一种消耗品，它可以让主角恢复一定生命值。在辐射避难所中的量子可乐是具有一定用途的，它可以减少时间的花费，或者让外出探索的人员瞬间回家等等用途。

量子可乐有什么作用

1、在进行人物抽奖的时候需要用到战前货币，这种货币就可以用量子可乐来兑换。

2、量子可乐可以直接在商城中或者游戏中的NPC购买物资和材料等。

3、量子可乐可以加快角色培养和建筑建造时间。

4、在对探索地图扫荡的时候需要消耗樱桃可乐，而这种樱桃可乐就需要用量子可乐来兑换。

让我们接受一个建设性的假说。我们假设，宇宙的始基能量状态不仅仅是静止的地下宝藏，而且还是一种具有活力的介质。大家知道，宇宙的始基能量状态具有一种复杂的结构，并经常产生一些有效的扰动，我们可以把它看作是一种具有活力的——更精确地说是湍流的——介质。湍流作为混沌的一种形式，能产生一些奇异的现象，事实上，它能产生可以观察到的宇宙。

这个世界可以观察到的现象最终以准稳态的原子组态为基础，并因此以构成原子的量子化粒子的组态为基础。反之，量子又可能是亚量子介质的一个组成部分。这种介质何以能产生量子，并从而产生可观察到的宇宙，我们可以根据“孤波”来理解。

“孤波”是一个来自“孤立波”的术语，它们既是分离的实体，又是它们在其中显现的介质的组成部分。关于孤波的第一个已知的报告是J·S·拉塞尔在 1845 年递交给英国科学进步协会的。他详细描述了这样的情况：他骑马走过一条狭窄的水渠，看到一个波浪在高速滚动，“这个波浪的形式是孤立的、圆形的、平滑的、界限分明的一堆水，这堆水沿着水渠向前滚动，形式或速度都没有明显的变化”。①此后，在有湍流和非线性特征的不同介质中，也观察到了类似的现象。这些波似乎脱离了它们在其中出现的基质，能沿着特定的流轨运动，并且相互影响、相互干扰。除了在神经脉冲和复杂的电路中可以观察到孤波外，在自然界的潮浪、大气压力波、固体热传导、超流性和超导性中也可以观察到这种现象。木星的大红环尽管看起来象一个分立的物体，但实际上是由木星的表面湍流所产生的一种孤波现象。值得强调的是，尽管表面上看不尽然，但孤波不是独立的实体，而是基础介质的组成部分。它们产生于这种基础介质，又消失在这种基础介质之中。

量子也可能是时空中的孤波，实际上物理学家们有时也这样暗示。①在这种情况下，时空就不是一个真空，甚至也不是一个有结构的东西，而是一种具有湍流和具有活力的介质。时空不仅仅是产生可观察到的宇宙的始基，这是因为，如果说量子产生于时空中，那么保持量子的也是时空。正如那位英国人观察到的孤立波不可能流出狭窄的水渠一样，量子和构成已知世界的所有量子组态也不可能从产生它们的时空中逸出。时空现在远非是一种形式和宇宙历史的组成部分，它变成了物质—能量世界的实在的一个组成部分。很明显，“时空”这个术语会使人产生误解，宇宙的始基

①    JS·拉塞尔《关于波浪的报告》，英国科学进步协会，1845 年。

①    例如：I·利卡塔《量子化时空中的孤波粒子理论》，1988 年。最好应当被看作一种场，一种具有湍流和具有活力的场。

我们将把量子看作是在宇宙亚量子场中半自动传播的波。这种波是这种场的可塑的变形，它们互相作用并形成叠加的多维变形，我们所知道的由离散物质构成的物体和系统的这些现象是超复杂的场变形。它们的运动在场中产生其他变形波，而这些次生的波又和传播着的孤波的原初变性相互影响，结果造成了各种变形之间的相互作用。

在考察这个假说时发现，在前面讨论过的宇宙全息场和这里假设的亚量子场的功能之间有着重要的同构现象：它们都有类似的双向传播过程，发生在时空中的事件和波形之间。全息场是一个具有启发性的概念，它可以被用来阐明宇宙时空联结这种奇异现象。因此可以说，亚量子潜在能量场的物理实在性是无可争议的。不管宇宙的始基态的能量是不是相互作用的媒介，这些能量的确是存在的。如果它们确实是这样一种媒介，那么，亚量子场显然就起与我们要求宇宙全息场所起的相同的作用，这就使我们可以合乎逻辑地假设，亚量子场就是宇宙全息场。

这种假说提出了一种可以起自然界有序化原则作用的物理场。如果接受这种假说，我们就会发现，全息地贮存和传递物质—能量的波形图像的宇宙，可以在空间和时间中自相一致地探索有序和组织的潜在域。

这个假说是一个我们称之为“亚量子全息场动力学”的研究领域。我们可以把亚量子全息场动力学的主体限定为研究亚量子层次的波谱变形与超量子物质—能量现象之间的全息传输过程；把作为试探性假说的亚量子全息场动力学的目的限定为，解释关于量子和由量子构成的微观物体的行为的假定的亚量子全息过程。亚量子全息场动力学所努力要达到的理想是完整地描述空间和时间中的量子、原子、分子、细胞、多细胞有机体、有机体的生态社会的行为。这种描述将把量子的广义坐标和动量的相空间、量子构成的组态限制在亚量子全息场的范围之内。这种相空间的坐标数可能十分巨大，因此不可能写出能表达这种描述的完整方程式来。但是，成熟的公式是可以逐渐地 （哪怕是渐进地）获得的。这种方程最简单的一般形式可能已经给出，这就是 DF （i，j）。这里的 D 是宇宙的微积分算子，它规定宇宙的相空间密度 F （i，j）；而 i、j 分别代表亚量子场中量子和量子组态的广义坐标和动量。这种假说是成熟理论的初步的、定性的公式，它可以开拓观念性的探索，科学家通过这些探索能够获得更准确的普适方程的公式。

为了有助于开始这个过程，本文将对物理自然界、生物世界以及思维和意识领域里的亚量子全息场动力学假说进行概念性的探索。

本世纪一系列令人惊奇的实验证据之一就是发现时空中充满了大量所谓的潜在能量，物理学家们估计，这些能量的数量要比实际呈现的能量之和大几个数量级。宇宙包含着一个既广又深的能量海洋，量子化的粒子在其中似乎是特殊定位的。量子是由潜在能量场的频率和普朗克常数构成的，因此每个粒子具有与其频率成正比的一定量的能量。但和一般的物体不同，粒子甚至在达到热力学上最可几初级状态时仍具有“零点能”，在这种初级状态下，虽然没有实际的给定能量，但零点能仍存在。

按大致的估计，宇宙中的这种潜在能量的贮量似乎是无限的，然而，如果考虑到粒子在时空中有一个确定的限度（它们的长度不能小于普朗克长度，它们的寿命不能小于普朗克时间），就能把这个潜在的能量海洋的范围当作一个有限数量来对待。不过计算的结果表明，数量仍是十分巨大的。可观察到的宇宙中的实际物质—能量就好象是漂浮在这个能量深海表面上的一颗小水珠。

贮存在宇宙时空内的潜能的发现表明存在着一种基质，这种基质在量子层次以下充满宇宙。这种观念又重新引起我们在本世纪初一度认为已经一劳永逸地解决了的问题——当时迈克尔逊和莫雷的著名实验否定了以太的存在。现在，在本世纪即将结束之际，这些问题又重新出现。因为这些问题与可能普遍存在的宇宙全息信息贮存和传递场直接有关，所以值得我们重新考虑。

对于时间箭头的存在，量子力学给了我们饶有兴趣的启示。如我们将会看到的，它认为时间的流逝是由某种非常简单的事情决定的：即我们自己对于变化的观测。它揭开了原子世界的奥秘，显示了有一种极其微小的粒子（长寿 K 介子），其存在表示时间是不可逆的。但是物理学家们仍然在为此争论不休：这确实是一个基本线索呢，还是一种风马牛不相及的东西。有一件事倒是很清楚——量子世界中到处都是问题和佯谬。例如，这个新理论在许多方面仍然在步它的前任的后尘，时间似乎是既可以向前又可以向后。它认为事件会无休止地重复出现，但同时也支持这样的观点，即锅里的水决不会自发地沸腾。它认为，一只猫在同一时刻既是活着又是死了，而且有些东西在同一瞬间，既是无处不在又是无处在。它是一种如此奇怪的理论，许多帮助它创立的科学家——其中包括爱因斯坦——后来极力要与它脱离关系。在它创立了几十年之后的今天，对于量子论究竟意味着什么，仍然有许多不同的看法。

量子论涉及的是物质在最微小的尺度上的性质，这其中包括原子，

它是化学元素的最小单位。在试图描述世界在这种微观层次上的行为

时，我们发现牛顿力学不能用了。和它在相对论涉及的高速大质量物体

情况下的失效相比，牛顿力学在处理微观世界情况下的失效更为明显。

与此相反，量子论却在原子层次取得了非凡的成功。我们对化学反应、

激光、晶体管和作为现代计算机技术基础的二极管的详尽知识，都依赖

于量子论。今天，原子的存在看来是没有争议的了——原子和分子的图

像甚至可以借助于场离子、电子或者扫描隧道显微镜而看到（见彩图

页）。但是人们很容易忘记，对原子存在的争议其实还是不久以前的事。

虽然原子论的思想古代就产生了，但多少个世纪以来，它一直受到压制。

原子的史话也许始于大约公元前 500 年爱琴海的一个海港阿布德拉。两位原子论的先驱者，一位是哲学家卢西普斯（Leu-cippus），另一位是他的学生，阿布德拉的德谟克利特（De-mocritusofAbdera）。他们的观点与现代科学观点并没有太显著的差异。他们认为，世界是由微小的、看不见的而且不能够再缩小的物体所组成——这些物体只是在外形和大小上有区别——它们在无限的真空中处于永恒的运动状态。他们把这种物质实体称之为原子，意思是不可再分的，并且认为一切物体，

从桌子到海龟，都是由于原子的偶然碰撞而形成的。原子论者还用原子来解释感觉现象，例如味觉和嗅觉。不幸的是，由于柏拉图和亚里士多德的影响，原子论被人们遗忘了。这几位西方哲学之父主张，物质可以被无限地分割，不存在不能再被进一步分割的最小单元。原子论于是被打垮，在阴影之下度过了二千五百年。

为什么原子论又东山再起了呢？这主要归功于一位名叫道尔顿

（JohnDalton）的教友派教师，他 1766 年出生于昆布兰郡的依格列斯菲尔德城。他在 1808 年到 1827 年间写的、题目为“化学哲学的新体系”的两卷体专著，使原子论得以新生，并且成了现代化学的奠基著作。道尔顿认识到，原子有助于解释越来越多的科学现象，包括气体的行为和一种物质到另一种物质的化学变化。道尔顿认为，原子是物质最小的不可再分的单元，并仍然具有这种物质的化学性质。他主张，化学反应只不过是这些物质的基本“砖块”的分离和组合。今天我们通常把这些“砖块”称为分子——它们是原子可以参与化学反应的最低组合。例如，水分子就是由两个氢原子和一个氧原子组成的。

开始的时候，其他化学家对道尔顿的主张将信将疑。他们了解他的想法，但是并不认为原子确实存在，所以只是把原子作为一种方便的工具，用来解释他们的实验数据。法国化学家杜马斯（ Jean BaptisteDumas）甚至说，“假使我能做主的话，我会把原子这个词从科学上抹掉。”然而过了一段时间，化学家和物理学家们开始认识到，他们已经积累了许多独立的证据，这些证据毫不含糊地倾向于原子论。当时，争论的焦点主要是气体和所谓的动力论，即用原子和分子来解释气体性质的理论。物理学家们，像麦克斯韦和玻耳兹曼，提出了简单的模型来解释气体对容器的压力。他们把气体形容为像台球那样的一群刚性球的集合，它们不停地快速撞击容器的器壁，这种碰撞过程可以用牛顿力学来描述。气体的性质用构成气体的原子和分子的运动来解释。压力可以很容易地从刚性球碰撞容器壁的速率计算出来。热是分子快速随机运动的结果：气体越热，分子的运动也越快。

但是对于像马赫和德国物理化学家奥斯特瓦尔德

（WilhelmOstwald）这样的死硬派原子论反对者来说，这些还仍然不足以说服他们。作为实证主义者，他们强调说，谈论一个无法直接看到的世界是毫无意义的。原子论者所需要的，是能够直接展现在怀疑者眼前的分子作用事例。到 1905 年他们认识到，有一个事例早就可以用了，它在道尔顿那个时代就已经被发现。这就是所谓的“布朗运动”——悬浮在水中的很小的花粉（以及尘埃或煤烟）颗粒，像跳舞那样的运动。早在 1827 年，苏格兰植物学家布朗（RobertBrown）就曾经在显微镜下观察过这种作用，但是对此一直没有令人信服的解释。直到爱因斯坦，才对这个问题的研究做出了独特而卓越的突破。他解释说，布朗运动是由

于悬浮的颗粒，与它们周围看不见的水分子的随机碰撞。

这是物质原子论的一个有力证明。但是那时候经典的原子概念——像卢西普斯和德谟克利特所设想的那样——已经过时了。它已经在十九世纪将近结束的时候，被放射性的发现所取代。1895 年，德国物理学家伦琴（ Wilhelm Röntgen）偶然间发现了一种神秘的射线，他把它叫做 X 射线。第二年，法国的贝克勒尔（Henri Becquerel）在研究 X 射线的时候，探测到有很强的辐射从铀的化合物中发射出来。由波兰化学家玛丽·居里以及其他人所做的后继工作，把这些零散的发现汇总到一起，从而发现有些元素的原子，可以衰变为化学性质完全不同的其它元素。放射性元素的这种变化——几乎类似于中世纪的炼金术士们所梦寐以求的——在 1902 年由卢瑟福（Ernest Rutherford）和索迪（Frederick Soddy）用定律的形式清楚地表述出来。从这一点上说，现代的物质原子论已经同古代沿袭下来的观念断绝了关系，因为现代原子论表明，原子本身具有结构，而且可以被进一步分割。

量子超光速通信,量子超光速通信是什么意思

自19世纪进入通信时代以来，人们就一直梦想着一种比光速更快的瞬时通信方式。这种方式使得信息的传递不再通过信息载体（如电磁波）的直接传输来完成，而是通过一种类似于心灵感应的神秘机制，从而使通信不再受空间距离的限制。今天，科学的发展已经为我们提供了这种神秘的机制，这就是量子非定域影响或量子超光速影响，而依此实现的通信方式被称为量子超光速通信。利用“意识”来实现超光速通信听起来的确有点不寻常，毕竟在通信领域中我们一直只与物质打交道。但也许这是非常自然的事情，因为只有意识才能最终识别通信的内容。此外，意识参与实现量子超光速通信似乎预示了更加复杂的技术与仪器将需要意识本身的直接参与，而不只是通过具有意识的人来设计。

超光速运动图

然而量子力学与相对论存在着明显的矛盾，这一不协调性问题，称为20世纪末物理学晴空的一朵乌云。

与传统光速通信相比，量子超光速通信具有许多人们梦寐以求的优点。首先，量子超光速通信的线路时延可以为零，从而是最快的通信方式；其次，量子超光速通信丝毫不受通信双方之间空间环境的影响，是完全抗干扰的；第三，量子超光速通信可以使第三方无法进行干扰和窃听，信息载体完全可以只保存于信息的收发双方处，是保密性最强的通信方式；最后，量子超光速通信将完全是环保型的，不存在任何电磁辐射污染。

一旦我们离开地球去探索广遨的宇宙空间，光速通信的时延局限性便会立刻显露出来，此时光速通信将基本上失去意义。利用超光速通信，空间距离将不再成为通信的障碍，人们可以在相距任意遥远的地方进行实时交谈。同时，未来的超光速通信将完全是个人化的，完全保密、抗干扰和绿色的。科学也许在未来的二三十年里就会带你走进这样神奇的超光速通信时代。

8月16日凌晨，中国在酒泉卫星发射中心将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”送入太空轨道，它预示着人类将首次完成卫星与地面之间的量子通信，我国空间科学研究迈出令人振奋的一步。

量子通信成为近期的热点之一，9月6日上午在深圳会展中心举行的2016全球光电产业技术主题大会上，中国科学院上海分院党组书记、副院长王建宇介绍说，量子科学实验卫星与各地面光学站的跟瞄测试正在紧张进行，天地通信通路已经建立。

图1：中国科学院上海分院党组书记、副院长王建宇

量子卫星和其他卫星到底有何不同？

“太不一样了。”王建宇解释说，一般的对地观测卫星，它只要在外空的轨道上被动接受来自地球的电磁辐射，就能获得所需要的图像数据，对地面没有特殊要求。而量子卫星，需要的是天地协同，必须保障天地之间通信链路的畅通。今天卫星发射成功了，但卫星是否能圆满完成实验任务，还有很长的路要走，不过今天是一个非常好的开端。

最早量子通信在地面就是在光纤里面做的，因为光纤里面，要比自由空间里面条件好得多，激光一头进去，跑不到外面去的。但是光纤有一个弱点，因为光纤是靠光的全反射，激光在光纤里跑的时候，它在光纤壁上不断在反射，有损耗。损耗到一定程度时，量子通信就做不成了。所以用光纤做，距离是有限的，做不成全球的量子通信，而卫星就能做到全球的。

利用卫星平台，可以克服地表曲率、没有障碍物的阻碍。只有5-10公里的水平大气等效厚度；大气对某些波长的光子吸收非常小；大气能保持光子极化纠缠品质；外太空无衰减和退相干。

王建宇表示，以前做各种各样的卫星的时候，一般都有个参考。但是刚开始做量子通信卫星的时候，我们心里真的是没底。”王建宇感慨地说，尽管我们经手的大大小小的卫星研制工作已经无以计数，但量子卫星对于所有参与者都是一个从未有过的巨大挑战。

所谓量子通信是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通讯方式。量子通讯是近二十年发展起来的新型交叉学科，是量子论和信息论相结合的新的研究领域。量子通信主要涉及：量子密码通信、量子远程传态和量子密集编码等，近来这门学科已逐步从理论走向实验，并向实用化发展。高效安全的信息传输日益受到人们的关注。基于量子力学的基本原理，并因此成为国际上量子物理和信息科学的研究热点。

量子通信是什么意思？

量子纠缠是两个量子形成的叠加态。一对具有量子纠缠态的粒子，即使相隔极远，当其中一个状态改变时，另一个状态也会即刻发生相应改变。

量子纠缠被爱因斯坦称为“鬼魅般的超距相互作用”。量子纠缠会违反著名的“贝尔不等式”，因此检验贝尔不等式成为验证量子力学是否正确的主要标志之一。

量子通信主要有两种方式，一种是利用量子的不可克隆性质生成量子密码，他是二进制形式的，可以给经典的二进制信息加密，这种通信方式称为“量子密钥分发”。

第二种是利用量子纠缠用来传输量子信息的最基本单位——量子比特。两个处于纠缠态的粒子A和B，不论它们分开多远，我们把其中一个粒子（A）和携带想要传输的量子比特的粒子（C）一起测量一下，C的量子比特马上消失，但是B就马上携带上了C之前携带的量子比特，我们把这个过程叫做“量子隐形传态”。

根据量子力学“不确定性原理”，处于纠缠态的两个粒子，在被观测前，其状态是不确定的，如果对其中一粒子进行观测，在确定其状态的同时（比如为上旋），另一粒子的状态瞬间也会被确定（下旋）。

量子通信通俗意思

比方说，中国要发送情报给美国，于是派了一个信使乘飞机过去。这个信使从一盒扑克里随机抽取了一部分纸牌带在身上。（可以认为信使带的扑克和剩下的扑克处于纠缠态，因为只要查看一方就能知道另一方，但如果不查看扑克，扑克的状态就是随机的。）

等信使到了美国，然后联系中国说“我到了，请发信息过来吧”，于是中国一方用那盒扑克里剩下的纸牌做密钥把情报加密，发送过去。在信使查看纸牌前，谁也不知道纸的状态，但当他一打开纸牌（塌缩），他同时也就知道了中国那边纸牌的内容，也就是密钥。这样情报接收方便可以解密收到的信息，获得情报。

在这个过程中，如果有第三方进行破坏，比如在半路抢走信使的扑克牌（密钥），或者对通信进行侦听，他都无法得到情报的内容。

整个通信过程中并不存在瞬间（超光速）传输，也不存在一方拨动某个东西另一方也会跟着变化这种事情。实现量子通信的难点仅仅在于信使的传递。

量子计算机是目前比较高端的技术，因为量子计算机技术还不够成熟，所以开源的做法也是量子计算机领域目前的趋势。谷歌这次宣布开源也是发展的趋势，使之能促进量子计算的商业化运行。

谷歌于自己官方博客上宣布，开源量子计算软件OpenFermion。这是继开源tensorflow、caffe等深度学习开发框架后，又一次新动作。

谷歌表示，这次开放的是OpenFermion的源代码，可供用户免费使用，化学家和材料学家可以利用谷歌软件改编算法和方程，使之能在量子计算机上运行。

“我们希望这次的决定能帮助建立以OpenFermion为标准的社区，从而让化学模拟能在量子计算机上进行运算。”谷歌在博文里写到。

谷歌开源的做法也是量子计算机领域目前的趋势。IBM、英特尔、微软和D-Wave等公司都曾宣布开放自己的量子计算平台，使之能促进量子计算的商业化运行。

OpenFermion这款软件包含有一个算法库，能在量子计算机上模拟电子的相互作用。这对于化学和材料科学领域非常重要，因为OpenFermion可以帮助科学家将化学分子模拟实验和材料描述为量子计算机可以理解的编程方式。之前，化学家必须与专业的量子计算机软件开发者合作，编写大量软件代码，才能在量子计算机上模拟电子间的相互作用。

此外，OpenFermion还能直接改编两个最流行的传统模拟器——Psi4和PySCF。值得一提的还有，OpenFermion可兼容数种不同的量子计算机，其中包括谷歌、RigetTI和IBM开发的机型。

除了谷歌外，量子计算机初创企业RigetTI也参与了这次的软件开发。谷歌在博文中表示，在软件开发过程中，苏黎世联邦理工学院、美国劳伦斯伯克利国家实验室、密歇根大学、哈佛大学、牛津大学、达特茅斯学院和美国国家航空航天局提供了帮助。

相比传统计算机，量子计算机的最大区别在于：传统计算机只能按照时间顺序一个个地解决问题，而量子计算机却可以同时解决多个问题。

传统计算机使用的运算规则是二进制，用0和1记录信息状态。但量子计算机由量子状态来描述信息，根据量子的特性它可以同时表示多种状态，并同时进行叠加运算，因而拥有更快速的运算方式。

由于量子计算机处理能力比当前传统超级计算机高几个数量级。因此，许多人认为，量子计算机将完成以前被认为是不可能完成的任务，例如模拟化学催化剂、建立超级复杂系统的模型、破解加密密码等。但迄今为止，这些公司开发的量子计算机处理能力不够强大或不够精确，在运行大多数任务时不足以超过传统计算机。

“棱镜门”一出，从各国元首到普通民众深感危机，隐私安全与信息安全再次被广泛讨论。基于电子方式的通信，基于数学方法的密码，已经无法保证不被破解。量子密钥分发可为我们现在的通信建立牢不可破的量子密码，从根本上保障我们的通信安全。

美国研究人员于当地时间24日在《科学进展》杂志线上版发表论文称，他们开发出的一种新型量子密钥分配（QKD）系统，能够以兆比特每秒的速率创建和分发加密码，比现有方法快5倍到10倍，即使同时运行多个系统，仍可与目前的互联网速度匹配。研究人员表示，新技术或使量子加密技术向大规模应用加速迈近。

密钥加密，需要收发数据的双方使用相同或对称的密钥对明文进行加密解密运算。随着计算能力的提升，目前广泛使用的RSA公钥密码算法会越来越容易被破解。而量子加密技术则被认为是未来保证网络通信安全的有力工具。量子加密技术利用了量子力学的基本原理——对量子态进行测量将会改变最初的量子态，来保证其安全性，窃密者的存在会导致误码出现，从而提醒收发双方存在安全漏洞。

目前量子加密技术尚处于发展初级阶段，密钥传输速率很低，只有几十到几百千比特每秒，极大地影响了其实际应用。此次，杜克大学、俄亥俄州立大学和橡树岭国家实验室研究人员开发的新型量子密钥分配技术，虽与多数量子密钥分配系统一样，使用弱激光来编码单个光子信息，但通过调整光子相位和释放光子的时间，能将更多的信息添加到单个光子上。结合专门开发的高速接收机，新系统传输密钥的速度比目前其他系统快了5倍到10倍。

从理论上说，量子加密技术是完全安全的，任何侵入密钥交换的尝试都会很容易被接收方发现。但现实中，设备的局限性会导致漏洞存在，给黑客可乘之机。而研究人员证明，即使用可能导致漏洞出现的缺陷设备，该技术也可以避免常见的攻击。

研究人员表示，虽然新系统的发射机需要一些特殊部件，但所有组件目前都可以在市场上买到。用光子编码的密钥可以通过现有光纤传送，发射机和接收机很容易集成到现有的网络基础设施中，因此这一新技术极有潜力推动量子加密技术的大规模使用。

密钥协议分两大类：公钥加密体系和私钥加密体系。对私钥体系，通讯双方共享一个私钥，用这个私钥去加密/解密所要发送的信息。

私钥体系的问题在于私钥分配的安全性：如果私钥分配的过程被第三方窃听，那么第三方可以用这个私钥去破解一切信息，整个密钥就不安全了。量子密钥分配协议就是为了解决这个问题。

量子密钥分配技术最早在1984年被提出，一直被冠以绝对安全的称号，被认为是绝对无法被破译的密码技术。然而，不少业内人士对量子密钥的“绝对安全性”始终存疑。究竟我们该如何理解量子密钥的安全性？我想就量子密钥的安全性作了如下阐述：绝对安全只存在于理论，实际应用中只能逼近该理论极限，而无法直接实现，量子密钥在实际应用中可以划分安全级别。

量子密码的安全性证明是极其复杂的数学和物理学课题，经过了许多极其聪明的数学家和物理学家的不懈努力才得以弄清。最早对安全性证明贡献比较大的科学家包括加拿大多伦多大学Hoi-Kwong Lo、美国加州理工学院物理学家John Preskill、麻省理工学院的Peter Shor、瑞士日内瓦大学的Nicolas Gisin、滑铁卢大学物理与天文学系Norbert Lutkenhaus等。后来韩国学者Won-Young Hwang、清华大学的王向斌等也发挥了重大作用。近期，比较活跃的有瑞士苏黎世联邦理工学院的物理学家Renato Renner、加拿大滑铁卢大学量子入侵实验室的Vadim Makarov等人。

经过多年的证明，他们形成了如下结论：如果以下假设能满足，量子密钥可以做到绝对安全。

1.量子力学是成立的；

2.协议执行时间足够长，码长趋于无穷；

3.设备和仪器是可信的；

换言之，只要上述条件能够满足，即使使用量子计算机也无法破解量子密钥。这也就是此前很多媒体宣传量子密钥绝对安全的来源。但具体实现中会有很多问题导致上述第2、3条假设无法满足。例如，实现量子密码的设备无法做到可信、协议执行时无法做到码长无穷，这些因素都会影响量子密钥的安全性。

最早Makarov就发现，如果实际实现中的单光子探测器设计不合理，会导致系统被攻破，甚至量子密钥毫无安全性可言。之后，大量学者做了更深入研究，找到了各种器件不完美导致的安全性漏洞，并给出弥补方法。但此发现打破了量子密钥绝对安全的神话，量子设备也可能有漏洞，由此逐步引发了测量无关方案的研究。Renner对有限长密钥的安全性做了系统性研究，证明了码长有限的情况下，安全性只能以概率保证，并严格给出了安全概率和码长的关系。从其结论可以看出，只有码长无限长才能实现100%概率安全。如果码长过短可能导致安全概率很低。安全概率是极其复杂的数学问题，目前国际上都是几个数学高手在做，国内只有少数学者在做。 以上两方面的研究都说明实际中的安全性只能逼近理论上的100%绝对安全，而无法达到。更困难的是，逼近绝对安全的过程极其复杂，无论对设备实现还是后处理算法均是挑战。

在密钥的实际运用中，也会再次遇到安全性的问题：在拥有大量对称密钥后不同的使用方式也会导致不同的安全结果。目前，我们所讲的安全性是基于信息论创始人Shannon的定义，Shannon在上世纪40年代定义了无条件安全，他提出当密钥与明文等长，并且使用一次一密加密时，可以做到无条件安全，无论任何手法都无法破译。不过，在使用量子密钥的过程中，由于量子密钥的传输速率低，而传统通信又是高速通信，根本无法做到密钥明文等长的一次一密。

为了有效的使用量子密码技术，我建议采用如下方案：在语音等低码率通信并且安全强度要求极高的情况下，可以使用明密文等长的一次一密；在安全性要求次之的情况下，可以使用一包一密，由于包可以很大，所需密码可以很短，从而实现高速通信；在普通情况下，可以采用每秒钟更换多次密钥和多包一密的模式，实现高速安全通信。实际上，即使多包一密也是每秒钟更新多次密钥，其安全系数远远超过了目前传统通信中几天更新密钥甚至完全不更新密钥的方式。

总而言之，在我看来，实际运用中量子密钥只能逼近100%绝对安全而无法直接实现。相比于传统密码学，量子密码的优势是其安全性在弱假设下完全可证，并且其可证的安全性包括对抗量子计算机在内的一切可允许的手段。从安全性可证明的角度来说，量子密码可能是终极密码。另外，根据实际情况和安全强度所需，调节密钥更新和使用方法是一个很好的选择。

本月，Cointelegraph中文对CyberVein进行了专访和特别报道。原文如下：

随着计算机技术的成熟和互联产业的高度发展，网络已漫不经心地点缀着现代城市生活的各个角落，点餐、出行、购物、医疗和教育等等生活的方方面面都已经和Web世界融为一体。人工智能风风火火闯进了城市的大街小巷，机器学习所必要的数据和信息正以前所未有的速度交叉复现。随着区块链的呱呱坠地、Web3.0的呼之欲出，物联网已经自然串起了智能硬件的交互，智慧城市悄然来到我们的身旁，那种略显愚蠢而又十分美好的生活方式将不再只是畅想。

2009年IBM首次提出智慧城市的构想，那时候信息和受体之间还只能单向互动；随着Web2.0时代的到来，2012年我国首批智慧城市开始试点，但囿于基础设施的滞后，早年的智慧城市建设也是一直趑趄不前；2019年习近平总书记把区块链上升为国家战略，和智慧城市建设有着天然结合优势的联盟链凭借其开源开放、隐私性、互操作性和多中心化等多种特性优势开始在智慧城市领域大行其道。当时的趣链、数秦、宇链和链渡，如今的蚂蚁链和BSN在这方面都取得了瞩目的成绩。

因为业务场景相对复杂，和技术接洽上链的难度较大，能在智慧城市领域跑出来的联盟链本就不多，专注在智慧城市领域的公链解决方案更是凤毛麟角，而CyberVein就是智慧城市领域为数不多的公链解决方案之一。

Cointelegraph中文专访了CyberVein基金会的全球战略秘书长Jesse Liu，他从DAVE处理数据原理的视角介绍了CyberVein未来智慧城市建设的方案。Jesse Liu此前任职知名公链Ontology的全球市场总监，致力于推动DID（Decentralized Identity）的实现。后来被CyberVein美好的愿景强烈吸引，因而正式加入了CyberVein项目。

真实需求才是公链竞争的落脚单位

自以太坊之后，公链板块千帆竞发，在五年时间的检阅下，真正存活下来并持续发展的的公链并不多，最终在市场的自然选择之后，行业的生态资源都流向了头部公链，第二梯队及以后的公链项目生存环境十分悲观。ETH拥有区块链行业最精锐的技术社区资源，最庞大的落地生态，最强的流通共识，俨然已经坐稳公链板块的头把交椅。Jesse坦言“公链的开发很烧钱，研发成本一般是以亿为单位去计算，即便是ETH这么强的社区，现在每年的开发预算也在3000-5000万美元左右。”

从求存的视角来分析，落地之争最终不过是需求之争。Jesse认为，真实需求才应该是公链竞争的落脚单位，目前99%的公链是基于“理论需求”来打造自己的技术底层和相对应用层的开发。这种理论型的设计和创新有点纸上谈兵，在有效市场中，相当一部分功能不能被直接需要。而相对而言，有明确应用场景需求的公链更容易开发，后拉式的创新明显要比前推式来得高效。但作为底层基础设施,公链的特性就是要尽可能多的适用各个场景，很难事先预测链上会有什么需求，因此在可扩展性方面的要求极高，这似乎又成了一个二元对立的矛盾点。正如Jesse所说，“基础设施和需求是一个循环，也是一个因果。”

沉寂了两年，从2018年末到2020年一直默默无闻，CyberVein团队都在全力以赴做技术，至今已陆续公布了十几项区块链落地成果。在CVT技术落地的过程中，可以看出团队对社会需求的理解和区块链落地的坚持，并非盲目追求应用层的繁荣，而是有着一个非常清晰且面向真实需求的路径规划。

关于真实需求导向公链发展这个观点，Jesse用CVT的案例做了个清晰的说明：

（1）CVT的立项是根据市场真实需求，包括中国在内的很多国家都提出了Smart City的需求，所以CVT的愿景来自于真实需求。

（2）CVT的产品和研发过程是根据市场真实需求，产品重新定义了“真实需求”下的Smart City解决方案，即通过处理大数据来实现智慧城市的落地。

（3）CVT研发的DAVE是根据市场的真实需求，DAVE是由真实需求产生的结果，且DAVE里面所运用到的技术，都是根据比较和择优采用了市面上的最优选择，并加上CVT自己的技术特点。所以DAVE一出生，就能落地，有人使用，切有真正的用武之地。

2.CyberVein智慧城市方案的落地思路

（1）紧抓建设智慧城市必要的基础设施

基础设施依然是还是底层逻辑，尽管在实际操作的时候目标城市会根据投资和市场需求，在每一层需求中选择自己的优先发展项目，但CyberVein必须找到一个在局域范围内可以迁移复用的基础设施。

Jesse表示，针对数字时代和新基建大环境下各城市纷繁复杂的智慧化需求，CyberVein推出了DAVE数据交换机。DAVE通过“数字优先”布局高效的数字基础设施和数字连接能力，提供多样化的定制化服务，让更多生态可以选择更多样的模式参与智慧城市共建共治。

DAVE正是CyberVein智慧城市解决方案的核心部件，我们形象地把它理解为落地实现的基础设施，它掌控着所有信息流和决策流的逻辑关系，这个拥有繁杂数据处理能力的交换机已经成为整套解决方案的信息中心和数据资源枢纽，当数据流和物联网打通之后，不仅可以满足城市内部的协同与互通，还可以实现不同城市之间的信息交互。

（2）用区块链重新定义“数据中台”

设想一个问题，区块链在助力智慧城市的推进过程中扮演着什么样的角色？Jesse的回答是，“既然谈角色，那必然有角色A，那就有角色B，更有角色C，如果这是一场大戏，那区块链必然是和其他角色一同联合出演的，也就是它需要集成其他技术发挥综合优势，才能有一出好戏。”可以看出，即使是同台出演，CyberVein也有志于争夺当头花旦的位子，这一切还在于其对使用区块链技术重新定义数据中台的拿捏，因为DAVE有感知数据、释放数据价值、融合多源异构数据这些功能，这些中枢功能并非靠一项技术单独推进，而是集成区块链、大数据、物联网、人工智能、5G、云计算等多种创新数字技术。能串联起这么多关联方的戏码，必然是剧情线的核心角色。Jesse认为，“对于DAVE来说，它是在用区块链重新定义数据中台，用区块链提升数据价值引擎。”

（3）CyberVein通过DAVE执行最终落地

CyberVein是正在落地的区块链项目，已经在为全球企业提供局域的智慧城市定制化服务，而非单纯的理论假想。所以其落地思路便有了极强的参考性。

在国内，CyberVein已经加入到海南智慧城市建设队伍中，提供了DAVE的解决方案和技术支持。在这个案例中，DAVE作为海南智慧城市的综合开发平台，以学研基地、数字金融示范区、科技展贸中心为三大核心亮点，结合PISR数据库、DAG存储链、分布式算力、联邦学习的核心技术，确定了城市起步区的产业规划与发展路径、新基建实施路线、明确空间布局、设计城市展现形象、打造智慧园区、科技赋能新金融、发展大数据产业集群，以此助力城市智慧大脑建设，形成国际航天城的完整蓝图。

3.DAVE平台及其背后的逻辑

DAVE是DATA Analytics & Valuation Engine的简称，中文名字叫数据交换机，本质是一套数据分析和价值引擎，它的价值在于用区块链解答和实现数据之间的量子纠缠。

Jesse认为，数据在Smart City形态中是智慧化的。如果能更智慧地优化数据和运用数据，就相当于落地了一种新形态的Smart City，当然这也是Smart City的究极形态，CyberVein正是根据这一哲学理念推出了DAVE。

数据在商业化的过程中，最敏感的就是合规性、隐私性和安全性问题。传统中心化互联网公司最大的风险就是数据作恶，当然这还只是在商业牟利的场景下。如果在公共服务领域，个人数据的确权、隐私和保护要求都会更高，在这个问题的解决上，区块链思路本就是一个很好的方案，CyberVein便有了得天独厚的优势，根据Jesse所说，“DAVE有四个核心功能板块，其中联邦学习和分布式算力平台完美的解决了“数据间的量子纠缠”问题，即隐私和安全问题。DAVE可以做到不调用数据本身，不复制数据本身，通过联邦学习模拟数据，通过分布式算力在数据拥有端进行计算，形成新的数据。新的数据是原始数据的“纠缠”的结果，是成千上万个类似原始数据的“纠缠”的结果，新的数据更精确，更安全，更有价值，更Smart。”

数据的交互是Web3.0的核心话题，数据量子纠缠的本质是安全、瞬间传输、反作用影响、同步进行、能量远距离存在的问题。Jesse举例解释了这一抽象的概念，“比如数据A和数据B，独立在DAVE中，A能在并不改变自身的情况下，与B进行能量纠缠。为什么会这样呢？因为联邦学习通过聚合分析，将A的特性并入了B，所以B产生或融合了纠缠后的结果（这个结果也指特性），但B还是B，同样，反之，B在自身不变的前提先，通过分布式算力，让A具有可被纠缠的可能行。”

这就是DAVE解决数据间量子纠缠的背后原理，联邦学习和分布式算力确保整个过程绝对安全，能瞬间同时传输和聚合数据特性，也能保证不相关的数据能叠加、萃取、融合出价值信息。让所有数据都变得有价值，还能取其精华，赋能其他数据。这也是数据量子纠缠中最精彩的部分。

4.DAVE四大核心解决方案的技术原理和逻辑

DAVE依靠PISR数据库、DAG存储链、分布式算力整合、联邦学习等四个核心解决方案，实现了最低耗的成本处理大数据得到最高效的结果。以下是Jesse结合DAVE的使用逻辑对这几项技术的科普：

PISR数据库-加强数据监管

通过安全可靠的虚拟机运维用户数据，针对数据上游，高效聚合数据，实现数据溯源和追踪，以此确保数据来源和输出的可靠性，并做到跨层级、跨部门数据共享，以提高数据的及时性、多样性、存量以及密度来实现数据商业价值，真正解决了数据无法流通和数据无法确权等问题。

DAG存储链-保障数据安全

为了解决区块链的效率问题，不用打包确认，低廉交易手续费，同时也剔除了矿工角色，支持各节点异步验证和并行处理，节点数量越多，速度越快，可拓展性强，既能解决扩容问题，也能解决效率问题。DAG储存链上的数据备份为企业提供了另一层安全保护，解决数据存储安全问题。

分布式算力整合-激发数据产能

提供一站式人工智能模型的训练环境，为用户提供一个高效率的模型开发、训练、推理于一体的平台。任何用户都能成为算力发售方和租用者，无论是一台闲置的家用电脑还是几台大型的数据中心，都可以加入到整合算力平台中，这些算力资源可以完成对计算时间和计算能力有一定要求的计算任务。

联邦学习-打破数据孤岛

联邦学习为分布式机器学习，数据先在本地化进行学习，各方数据都保留在本地，不泄露隐私也不违反法规，多个参与者通过结合本地训练出来的模型建立共有模型。有效保护数据隐私和安全，解决数据孤岛问题，从而实现数据的价值。

5.DAVE Alliance的野望

公链的征途艰苦卓绝，虽然缓慢，但CyberVein仍有自己一日千里的追求。深知开放与合作才能获得更快得成长速度，DAVE Alliance正是CyberVein的合纵连横之术，它将会采用中心化+去中心化的治理方案，致力于打造成一个严谨、高效、智慧的体系，去中心化的治理既是通过的DAO的形式激发合作伙伴的参与性，也是希望成员间进行监督和治理交互，以此来确保数据的隐私和安全。

DAVE Alliance将会有生态支持方、数据提供方和数据需求方三个角色，生态支持方主要是技术合作单位，将来为DAVE的生态应用提供技术资源支持；数据提供方负责收集合规合法的、有价值的数据，并通过和DVAE叠加的分析处理能力将数据智慧化；数据需求方即是生态数据的使用者和消费者，从而完成生态的商业闭环。

如Jesse所说，“DAVE Alliance早期会邀请5位中心治理者加入和3个创始治理者，5个中心治理者必须是来自存储、数据库、算力、算法这四个主要的技术领域，能提供技术的迭代支持或者数据的提供/需求，且必须是领域的佼佼者。3位创始治理者是分别负责基金会管理理事，联盟生态拓展理事，和联盟技术运营理事。”目前第一批成员已经在评估和筛选，比如Waves，Celo，Tron，Ontology，IOTEX，MovieBlock等。而DAVE Alliance 正式运营后的第一轮联盟准入机制，必须有8位治理者投票通过才可以。

结语

CyberVein正在做的就是构建未来，从需求的产生到对需求的开发形成产品，再到满足用户阶段性需求，这个过程本身就遵循循序渐进的特点。而且这个过程本身就在实现，过去三年的时间里，CyberVein在中国、新加坡、北美、日韩、俄罗斯、以色列、东南亚等16个国家和45个地区布局业务和提供智慧城市解决方案，预计未来3年会有超过200座智慧城市通过CyberVein落地运营。

CyberVein经过3轮迪拜智慧城市建设竞标，于2020年初正式加入迪拜2025智慧城市建设计划中，并为迪拜世博会提供区块链数据库支持，目前中央馆区票务系统研发已嵌入PISR数据库和DAG存储链。

在浙江大学邵逸夫医院，CyberVein正在迭代医院的挂号、会诊等基础系统，分布式数据库满足大健康数据共享需求，使生态内的医疗数据流通率达到80%；联邦学习提供精准数据源，提升医疗服务质量，诊断准确率接近80%，超越96%的测试医生。

在以色列尖端噬菌体实验室，CyberVein正在已经提出了定制化的数据存储、数据分析、数据交互等近12类数据解决方案和功能。

在与耐思捷联合打造的智慧安防上，CyberVein通过区块链、人工智能、物联网、大数据和5G等高科让警务工作高清化、移动化、融合化和智慧化，目前已有19种智慧安防服务广泛应用于江苏省、四川省和陕西省等12个省市的警务安防。

在金山云的产品线上，CyberVein联合研发和生产的小米智慧家居产品服务家庭数已超6000万个，已连接约3.1亿台智能设备，同时拥有5台及以上小米IoT设备的用户数为500万。

我们期待在DAVE的驱动下，未来智慧城市的各个领域、各个场景都会变得更加美好，也期待DAVE开源之后，CyberVein能成为行业解决方案的基础设施，走近我们的生活、改变我们的城市、融入我们的未来。

从比特币出现之后，科技圈就一直在讨论比特币加密算法会被破解吗。对于很多普通的比特币投资者来说，可能根本没有操心过”比特币加密算法会被破解吗“的问题，因为在他们大多数人看来，比特币就是一种无敌的存在，是不可能被任何的黑客所攻破的。那么真实的情况到底如何呢？比特币加密算法会被破解吗？我们今天要在此对这个问题进行一个分析。

1、比特币加密算法会被破解吗？中本聪所研发的比特币加密数字货币，之所以在过去十多年时间当中颇受投资者们的追捧，除了它具备比较好的投资价值和赚钱功能之外，隐匿性和安全性也是导致很多人喜欢比特币的原因之一。真正研究过比特币加密技术的朋友都知道，其中所采用的加密技术一般都是sha-256、secp256k1等这类安全级别比较高的技术，在目前的技术条件之下似乎是难以被破解的，因为如今的银行等金融机构所采用的也是这类加密技术。

但是加密技术和破解技术就好比是矛与盾的关系，两者始终都处于此消彼长的不断变化之中。在现有的密码破解技术的基础上，破解比特币加密算法从理论并不是不可行的，只不过时间周期可能会比较长而已。据相关研究组织的预估，利用目前的技术来破解比特币加密算法，大约需要数百年之久。但是这并不排除在科技领域会出现新的算法技术，例如最近这两年炒的比较火热的量子科技，它的运算速度将会比普通技术提升百亿倍，这就给比特币加密算法带来了潜在危险。因此，我们在对待比特币加密算法会被破解吗这个问题时，一定要理性分析。

2、什么是量子计算？量子计算是这两年科技领域非常热的一个存在，美国和中国的相关科研机构都在大力从事量子计算方面的研究。很多朋友在物理方面了解的不多，所以不懂什么是量子计算。

那么什么是量子计算呢？量子计算简单的而言就是利用量子力学作为基础，通过特殊的技术处理之后将其应用在数据处理过电脑计算的一种技术。通过数年时间的研究，目前的量子计算在实验室当中已经可以一次对2^500个可能性进行操作处理，这是一种非常可怕的结果。只不过量子技术还处于实验室阶段，短期无法对比特币加密算法会被破解吗这个问题形成实质性的冲击。