面对质疑 - 量子卫星“墨子号”遭质疑 首席科学家如何回应？

　　面对质疑：无条件的通信安全是完全合理的

　　根据量子理论，微观粒子可以处于量子叠加态，例如光子可以同时存在水平振动和竖直振动两种状态。两个光子制备到相互纠缠的状态时，当测量出一个光子的状态是向上的，那么另一个光子就会发生塌缩变成向下状态。用薛定谔的猫作比喻，当A猫和B猫形成纠缠态，无论这两只猫相距多远，A猫活的时候，B猫一定是死的，这种状态就是量子纠缠。爱因斯坦认为，这种跨空间、瞬间影响双方的量子纠缠是“鬼魅的超距作用”（spooky action at a distance），是违背狭义相对论的。

　　近年来，随着量子信息科学的发展，科学界旋即出现了许多对于量子通信的质疑。北京大学物理学院退休教师王国文在一篇《扫谎打非：敦促潘建伟院士走出迷途》的文章里称潘建伟所说的量子纠缠是对爱因斯坦相对论的否定，“纯属谎言”，而认为其实验路线“胡作非为”。

　　上海大学数学系的密码专家曹正军今年3月发表在财新网上的文章《量子通讯是否真的无懈可击》里指出，量子通信这种看似无懈可击的通信方式，实际上是以牺牲信号稳定性为代价的，一旦存在敌方的任何形式的入侵行为，量子通信都将无法实现，而传统的密码体系，都是假设敌方可以获取信息，但是从计算复杂性上让敌方无法破解。“如果敌手消失了，那么任何密码技术都是多余的。”从这个意义上说，量子通信可以说是只要有敌方存在就办不了事，这样的系统最终只能沦为摆设。

　　凤凰资讯：现在很多人也质疑，例如认为量子通信的安全性是以牺牲稳定性为代价的。还有人质疑所谓的“量子通信提供了无条件通信安全方式”的说法过于绝对。

　　潘建伟：我欢迎基于科学实验的严肃的质疑。现在对于量子通信的质疑有三类，第一类是完全质疑量子科学理论。现在量子理论的科学性已经建立起来了，尽管我们现在还不知道量子纠缠为什么会发生，背后的东西是什么。但我们的实验也验证了量子纠缠确实存在，所以如果有人对量子纠缠理论有突破，可以发表，经过同行评审，认为是有科学价值。但如果只是自己讲，我们不会给任何回应。

　　第二个是干扰问题，这种抗干扰能力跟无线通讯、光纤通讯是一样的。如果一个人说，我把你的信息拦截了不让你通信了，你的系统就崩溃了。他当然是可以拦截。但是回过头来，如果我们在光纤中通过经典通信传输，那我也是一样可以拦截你的。这两种拦截的成本、所需的技术和难易程度完全一样。所以有些人说量子通信卫星的抗干扰能力弱是不对的，我们和经典通信是一样的。

　　“无条件安全”在它的内涵里面是合理的，但是我只能说这个通信本身是安全的，不过基于一个假设就是，信息传递的这两个终端自己不要出问题。我们的量子通信只管通信的过程是绝对安全的。但要做到“完美”的信息安全，我认为应该把终端的安全也一起管起来。

　　第三方面，我们项目刚启动很多人都在问，是不是国外已经在做了？我们要鼓励大家敢做一点别人没做过的事情，如果一定要别人开始做了之后我们再去做，我们还能成为一个创新的国家吗？

　　凤凰资讯：量子卫星发射之后就可以解决棱镜门事件吗？

　　潘建伟：我可以保证如果你按照我的这个程序来做，信息传输的安全性没有问题。不过有一个前提是，必须保证房间里面是安全的。例如我在我的房间里，你在你的房间里，我们进行信息传送。而我把传送的内容告诉了我屋里的太太，我太太再告诉别人，那安全性就无法保证，我解决不了这个问题。棱镜门其实是通过三个方面来进行窃听，第一个方面，从线路上通过弯曲光纤来偷走未经加密的信息。第二方面，通过控制服务器窃取信息。第三个方面是可以在计算机上装一个木马，往外发射信息的时候，我就可以进行复制。如何解决这个问题？首先信息传输的过程中，我给你加过密了，在服务器上不会被别人偷走。即使被干扰，传送过去的也是乱码。这个方法能够解决前面两个问题。但如果是在你自己的办公室里信息就被窃取，这个问题就不是我所能解决的问题了。还有一种办法可以用来解决第三方面的问题，尽管用来传送信息的计算机有病毒，那就在信息送出去之前给它加密，只有在外面经过我合法授权的人才能读到我的信息，这就能解决刚才所说的问题。不过，如果终端自己就泄密了，那就不是我要解决的问题了。

　　面对竞争：三个原因让我们成为量子卫星首发国家

　　90年代，量子信息在中国尚未得到广泛的认可，发展进程十分缓慢。2001年潘建伟开始回国组建量子通信实验室。2008年，潘建伟团队整体回到中科大，通过多次科学实验的基础上证明被爱因斯坦否定的量子纠缠的存在，并证明在太空与地面之间开展远距离量子通信的可能。

　　凤凰资讯：90年代您选择出国留学出于什么方面的考虑？您在奥地利的导师Zeilinger教授给了您哪些影响？

　　潘建伟：91年我做本科论文的时候，对于量子纠缠背后的原因很苦恼。为什么会有纠缠，为什么即使是远距离的量子间也能相互影响，而稍微一碰纠缠就消失了。当时国家还没足够的钱进行实验，这也是我选择出国留学的原因。我在奥地利因斯布鲁克林大学读博士的时候，我的导师Anton Zeilinger是这个领域世界级大师。刚去奥地利的时候，导师问我到将来的规划，我说我希望将来在中国能有一个像他一样世界一流的量子光学实验室。我的老师在科学方法和思维方法上给我很多的帮助。他告诉在科学上要：To be No.1。所以我们在2002年左右的时候就很勇敢地提出能不能放弃地面上的自由空间，用卫星来做量子通信。第二是在科学上尽力去争取第一。

　　还有包括现在我坚持用一些通俗语言进行科普，就是希望告诉群众，大家的钱科学家们都用来做了哪些事，这些事对我们的生活会带来哪些改变。这也是我的老师教给我的，当时只要我们有文章发表，他就会发一篇新闻通稿告诉公众我们做了哪些事，这是很有必要的。

　　凤凰资讯：从奥地利回国开始筹划量子信息研究实验室的创建，当时国内对于量子信息科学还存在很大争议，甚至有些人认为这是伪科学。您当时筹备这个项目时遇到过什么困难吗？

　　潘建伟：量子信息科学的研究中科大是最早的开始的，起初我在中科大的老师张永德只申请到了几万块钱，当时的评审意见是，“量子信息研究这个东西很不靠谱，要使用起来很难”。这个状态一直到2000年之后才有所好转，因为那个时候国际上在量子信息科学上得到比较快的发展，而当时的中国科学界还比较习惯在国外先做起来之后我们再做。

　　凤凰资讯：美国和欧洲在量子信息科学发展上一直处于领先地位，但为什么这次是中国首发量子科学实验卫星？

　　潘建伟：首先解释为什么不是欧洲类似奥地利这些在量子信息科学上有很好传统的国家。发射卫星是一个非常复杂的过程，需要一个非常庞大的团队来做。例如卫星平台、空间光跟瞄、地面大型望远镜的接收等等。量子科学实验卫星所需要的技术要精细到什么程度呢？比如要能够看清楚木星上的汽车牌照。这就需要分辨率非常高的望远镜。第二，要保证很弱的光从卫星上传下来我们还能接收得到。第三卫星飞得非常快的时候要能够跟得上。这么一来，我们需要很大的团队，除了我们团队之外，有中科院上海技术物理研究所，有中科院光电技术研究所，有中科院上海微小卫星工程中心，有南京紫金山天文台，北京的国家天文台，中科院上海光学精密机械研究所，中电集团第44研究所等将近十几个研究所，好几百人一起来做。

　　为什么不是美国而是中国先做成了这么一件事。一是我们技术上做得比较早，二是管理上的优势，还有就是我们很早就在谋划发射卫星这件事。在90年代其实全世界在量子信息科学上都处于刚起步的状态，这个领域是随着1996年量子信息实验科学的兴起逐步发展起来的，我做博士论文的时候就介入这个领域，可以说是这个领域的拓荒者。后来回国进展也比较快，2003年开始，我们有意识地往剑桥、牛津这些大学派遣相关学生去掌握相关技术，最后把做卫星量子通信所需要的人才和技术元素都集中起来了，再加上中国科大和各个相关的研究所都属于科学院，协调起来方便得多，因此我们就走到前面去了。