導讀
世界上的事情就是這樣滑稽，量子通信的現況尤其滑稽，潘建偉更是不可理喻的滑稽。一個自詡自己沒有看懂量子熱學的人，竟然成了量子技術的首席科學家，還把量子通信衛星送上天！
——梅曉春
方舟子等批評潘建偉
本世紀以來，網路技術發展的同時造成嚴重的信息安全問題。有人不斷宣揚量子計算機的出現會造成現有的通信保密系統崩潰，而量子通信又被覺得具有絕對的，無條件的保密性，可以有效抵御量子計算機的功擊。處于信息安全方面的疑慮，量子通信被列為國家重大科技項目，投入巨資研究開發。由中國科技學院教授潘建偉主導的量子通信也就成社會熱門話題，不斷登上中國科學進步的榮譽榜。
潘建偉團隊的量子通信被覺得是一項具有重要國際影響的原始創新成果，為我國在新興的量子信息產業占據先機、成為領跑者奠定了科學基礎。滬寧量子通信線路的開通，墨子號通信衛星的發射，成了中國科技進步的標志性樣板。潘建偉由此獲得一系列科學大獎，包括2006年國家自然科學銀獎和2017年民間“未來科學大獎”，被評為“2015中國科學年度新聞人物”，四次榮獲"中國十大科技進展"，等等等等。加上媒體鋪天蓋地的宣傳，使潘建偉成了科學名星人物，甚至被冠以“中國的量子之父”稱號。
去年人大政協人代會期間，潘建偉接受記者專訪時說，打算花20億港元，在未來五到六年內，建立一個天地一體化的量子通信網路，來保護千家萬戶的信息安全。此前潘建偉放出豪言，要向太空發射幾十個同步衛星，構建全球量子通信網路，搶占全球通信技術的至低點。潘建偉的成就讓國人倍感揚眉吐氣，讓世界為之屬目。
另一方面，科學界和相關技術人士對潘建偉的量子通信技術存在普遍的懷疑。只要在網路上稍加檢索，都會發覺許多指責、否定量子通信技術的文章和言論。其中包括上海學院化學大學王國文院士，上海郵電學院信息工程大學校長、密碼專家楊義先院士，北京學院物理系密碼專家曹正軍教授，四川通信網信息傳輸與分發技術重點實驗室專家李雨紅，加洲學院紐約校區化學系研究員徐令予等，都實名發表專業性的文章，否定潘建偉等的量子通信。
還有許多著名與不著名的作者，在網上公開發表言論，從其他各類不同的角度潘建偉 量子通訊，對潘建偉提出嚴厲的批評，其中包括知名評論家方舟子，燕山學院院長李子豐，日本佛羅里達學院化學系院長王令雋潘建偉 量子通訊，四川學院交通大學院士曲邵偉，學者池昭新，匿名理論化學博士，以及作者本人等等。按照筆者的了解，目前科學界有特別多的人對量子通信持懷疑和批評心態，包括潘建偉的中科大校友和科大學的相關學者。只是礙于個別難以明說的緣由，她們在公開場合不發表意見罷了。
面對洶洶如潮的批評，潘建偉卻不為所動。他從來不做任何技術性的反駁，也不接受任何批評。他的理由有兩條：1:這種批評沒有在專業科學刊物上公開發表，因而不是正規的學術批評。2.量子通信的絕對保密性有量子熱學的基本原理保證，這種批評不涉及量子熱學，因此是無效的。
潘建偉的第一條理由或許是愚蠢的，沒有在專業刊物上發表就不算數？這種評論中許多都是極其專業的，假如潘建偉是一個在科學上誠實的人，他就應當正視這種意見。更即便許多人是質疑潘建偉作假，在誤導國家科學管理機構和社會大眾。這就如揭露一個劫匪，在互聯網上公布不行嗎？莫非還要把檢舉信領到專業刊物去正規發表？
現實情況是，潘建偉等人早已產生利益相關的小團體，實際控制了量子通信相關領域的話語權。批評量子通信的文章的無法發表，在學術大會上不被容許發言。筆者本人就親身經歷過這些事，多次投稿出席中國數學學會晚會，要求在信息數學學分會上發言，但均被拒絕，而潘建偉就是該分會的負責人。
上海學院化學大學的王國文院士，是一位80多歲的資深數學學者，常年從事量子光學方面的教學和研究。多年以來，王國文院士在中國科大學的科學網博客上發表了幾十篇特別有份量的文章，對潘建偉研究工作的錯誤性和虛假性，做了特別深刻的揭發和批判。今年6月，沒任何正當理由的情況下，王國文院士的科學網博客被封。這件事不僅說明國外有些人對潘建偉的敵視到了何等盲目的地步外，還說明國外對科學批評的包容性的缺少到了何等嚴重的程度，科學公正競爭的環境是何等的惡劣。
潘建偉的第二條理由說到根本。所謂的量子通信的絕對保密性構建在“量子態不可克隆定律”基礎上。這個定律對量子通信至關重要，是量子通信賴以存在的生命線。假如沒有這個定律的支撐，與傳統的激光光纖通信相比，量子通信沒有一點優越性。要否定量子通信的絕對保密性，首先就得否定“量子態不可克隆定律”。
2018年3月20日，筆者和南方工業學院手動化系李小堅院士在《中國科技新聞網》專家智庫欄目上，發表了題為《量子態不可克隆定律不創立的證明》文章。該文章證明，“量子態不可克隆定律”根本不創立，構建在這個定律的基礎上的，量子通信所謂的無條件保密性根本不存在！
量子熱學上個世紀初就被提出，至今早已一百多年。日本化學學家普朗克1900年提出微觀粒子能量分立概念，其后由波爾、波恩，薛定諤、海森堡和狄拉克等人構建完整的量子熱學體系。在初期的量子熱學中，根本就沒有哪些“量子態不可克隆定律”。直至1982年，才由和Zurek提出這個定律。因為這個定律的證明過程玄而又玄，推論似是而非，不清不楚，好多從事量子熱學研究的人都不曉得如何回事，也不樂意提到。直至上世紀末，量子信息理論熱門上去，才把這個定律作為量子信息論的基礎之一，量子通信專家動不動就把這個定律掛在嘴上。
為了弄清量子通信是否真的具有無條件的保密性，筆者和李小堅院士仔細考察了“量子態不可克隆定律”的證明。結果發覺這個定律矛盾百出，實際上根本不可能組建。量子信息學界對這個定律的理解也是完全錯誤的，實際上是只知其二，不知其一。與其把它稱為“量子態不可克隆定律”，不如把它稱為“量子態可克隆定律”!
在證明“量子態不可克隆定律”的原始論文中，首先假定任意一個量子態都是可以克隆的。之后定義了一個量子態克隆算符，推導入了另外一個量子態可以克隆的兩個條件。一個是正交條件，另一個是非正交條件，即這兩個量子態的乘積的積分等于零或等于1。滿足這兩個條件的量子態都是可以克隆的，不滿足才不可克隆。
因而根本就不存在量子態不可克隆的問題，而是哪些樣的量子態可以克隆的問題。我們的研究還發覺，對于通常的量子體系，可以有無窮多的量子態滿足這兩個條件，所謂的量子態不可克隆的說法實際上是一個笑話！
據悉，定義的量子態克隆算符有嚴重的問題。將這個算符作用于一個被克隆的波函數，結果不變。將它作用于標準的純態波函數，卻可以將它弄成被克隆的波函數。這樣的結果其實是自相矛盾的，由于純態波函數也是波函數，因而量子克隆算符在物理上不可能組建。
論文中舉了一個簡單的事例，搞數學的人只要一看就懂。例如要克隆氫原子的第一迸發態，可以將氫原子的能級波函數作為標準純態。但是我們根本不可能找到一個算符的具體方式，將它作用于第一迸發態波函數結果不變，卻可以將能級波函數弄成第一迸發態波函數。
另一方面，受數學基本規律的限制，個別根據“量子態不可克隆定律”可以克隆的量子態實際上是不可克隆的。例如受躍遷定則的限制，氫原子的能級不可能躍遷到個別正交的迸發態，這種迸發態就不可能以能級波函數為純態進行克隆。但是根據“量子態不可克隆定律”，這種迸發態仍舊是可以克隆的，因而“量子態不可克隆定律”在化學上通常也不創立。
事實上，量子態克隆算符只有一個具象的方式。化學學家們從來都沒有找到它的具體方式，更不用說用它來估算具體的克隆過程。在量子熱學中，所有的算符都必須有具體的物理方式，才能用它做具體估算，否則是沒有意義的。因而所謂的“量子態不可克隆定律”只是談談而已，它不是一個可以具體操作的東西，更談不上得到實驗檢驗。
這些情況如同某人說他有一把步槍可以中單獸，但這把手槍即無彈匣，也無槍栓和炮彈，實際上是個模型，等于無用。
在理論上，量子態的克隆是一個十分復雜的問題，它涉及互相作用，絕不是定義的那個簡單具象算符能夠描述的。
在實驗方面，量子態的制備早已使一個相當成熟的學科。例如激光器就是一個很有效的光子克隆機。連續波譜激光器不但可以克隆單個光子，并且可以大批量地克隆各類各樣的光子。
說光的非正交態不能克隆則更為荒謬，由于光偏振光方向是一個相對的概念。只要讓光子通過一個合適的偏振光器，就可以把它弄成任意偏振光態的光子，光的偏振光狀態與是否還能克隆是無關的。說量子態不可克隆的人，只能說明他對化學學的無知。
量子的安全笑話
關于潘建偉等人對量子通信無底線的吹捧，密碼專家楊義先院士在科學網博客上發表了一篇題為《量子的安全笑話》的文章，對量子密鑰是否絕對安全，量子通信是否可以代替現有的光纖通信的問題，做了詳盡的說明。文章寫道：
“量子通信絕對（無條件）安全嗎？從哲學角度看，即使腦袋壞了，你用腳后跟稍為想一想，就很清楚的事情，卻被媒體炒得沸沸揚揚，似乎已是真理一樣。…不要說你量子通信不可能絕對安全；即使百年后、千年后出現的愈發先進的“牛X通信”，也不可能絕對安全！老兄，請記住：任何時侯，“安全”都只是相對的，“不安全”才是絕對的！更可能的情況是：網路世界會越來越不安全，量子通信普及后，安全問題將更多。由于，幾千年來的歷史經驗早已反復證明，任何先進的技術就會帶來新的安全恐嚇，這也就是為何佛教說：人類雖然是“嗜好死亡”的生物。”
楊義先院士還無不抨擊地說：
“光纖專家們剛經歷的尷尬，也許可拿來教訓一下驕傲的量子專家：僅在幾年前，光纖專家還抗衡說“光纖通信就是安全，由于光纖很難插接……”；結果話音未落，自己的內褲就爆光了！”
不幸的是，歷史再度重復，慘劇再度飾演。楊義先院士的話音剛落，量子通信專家們就敗露了。“量子態不可克隆定律”轟然倒塌，量子通信弄成一場史無前例的慘劇。潘建偉等上演了一場空前規模穿幫大戲，道具高昂，舞臺花哨，以假亂真，濫竽充數，指鹿為馬，亦虛亦實，在令人眼花繚亂的一番演出以后，留下遍地荒謬。
假如潘建偉等不服氣，一直堅持太上皇有穿新衣的話，就請鼓足勇氣來與我們對決一番。掏出她們的真能耐，證明“量子態不可克隆定律”沒有錯，我們的文章純屬胡謅八道。假如潘建偉們就能證明這一點，就可以為自己洗白。假如不能證明這一點，就逃不了欺世盜名的指控。花了幾十萬元人民幣，搞了那么一個舉世著稱的假大空工程，誤導全世界，她們應該向全省人民道歉！
“量子態不可克隆定律”的證明雖然很簡單，它就如一層窗欞，一旦被捅破，學數學的誰都能讀懂。國外懂量子熱學的人千千萬萬，請你們讀一讀我們的證明，瞧瞧“量子態不可克隆定律”到底對不對？潘建偉等也不要說我們的文章沒有即將發表，中國科技新聞網是中國科技部辦的。她們不承認也沒有關系，但請她們把向科技部要錢給退了。
在中國科技新聞網同日同欄發表的，還有梅曉春，李小堅和俞平寫的另外一篇文章，題為《量子通信的無條件保密性不存在——量子通信可以用精典光學理論描述與量子熱學無關》。在這篇文章中，梅曉春等強調，量子通信的BB84合同屬于精典光學的激光弱光源通信范疇。它的理論和實際操作過程都可以用精典光學理論描述，與量子熱學沒有關系。與傳統的構建在大數分解基礎上的密碼系統和成熟的大容量光纖通信相比，量子通信沒有任何優勢，不但效率低下，但是穩定性差，實際上根本不適用。
事實上，量子通信表面上看藥量子力學波函數描述光子，但所謂的波函數實際上是電場硬度，不是真正的量子熱學波函數。量子熱學的疊加態波函數是希爾伯特空間的矢量，不是歐幾里得空間的矢量，即不可直接檢測，也不能在歐幾里得幾何空間中進行分解。量子通信用的實際上是電場強度，它是歐幾里得空間的矢量，可以直接檢測，兩者的數學意義是完全不一樣的。但量子通訊卻將兩者混肴，用電場硬度來替代量子熱學波函數，冒充量子熱學。
實際的量子通訊只須要用到分光器，通過它來改變光的偏振光，用偏振光態來編碼和傳送信息。那些都是精典光學的東西，采用精典電磁理論能夠描述。光子的概念在牛頓時代就早已提出，并不是量子熱學出現后才有的概念。所謂的量子通信實際上是構建在精典光學基礎上，采用弱光源進行的光纖通信，與量子力學完全無關。
事實上，量子通信理論從來都不討論薛定諤多項式，不須要求解任何量子熱學多項式，甚至連普朗克常數都不出現。量子熱學最重要的特點之一，是波函數的線性疊加原理，量子熱學的態是線性疊加態。但是在量子通信的實際操作過程中，拿來編制密碼的光子都是具有確定偏振光的單光子，而不是疊加態的光子。根據量子熱學的檢測理論，一旦進行檢測，波函數就坍塌到疊加態的某個狀態。因為光子的發射與接收都可看成一種檢測過程，線性疊加態是不可輸入和輸出的，所謂的量子通信根本不涉及疊加態。
在網上可以查到，李紅雨和李維綱分別提出兩個破解BB84協定的方式。這兩個方式都十分簡單，所用到的就是幾個分光器，幾個步驟就可以把發送方發送的光子的偏振光態檢測清楚。不管她們的方式是否真的可用，都說明BB84協定使用的就是精典光學方式，與量子熱學無關。
大規模的量子通信網路是不可行的
除此之外，所謂的量子通信與通常人的理解有很大的距離，以下幾點須要澄清。
1.量子通信傳送的實際上是密鑰，即給信息加鎖和解鎖的鎖匙，而不是傳送經過加密的信息。緣由在于現代通信的信息量十分大，因為采用極弱的光源（單光子），量子通信的效率十分低，根本不能適應大容量通信的須要。
2.所謂的量子密鑰的本身一直是一種傳統的密鑰方式，即隨機碼。根據密碼學理論，只要隨機碼不是和明文一樣長，一直是可以破譯的。
3.量子密鑰的傳送與大容量的數據傳輸是分開進行的，有兩種方法傳送。一是與傳統光纖并行鋪裝一條獨立的光纖傳送，二是通過衛星遠距離傳送。大容量明文的加密一直用傳統方式完成的，但是通過傳統的光纖傳輸。把這些通信說成量子通信名不符也許，是混肴概念。
4.根據正常的理解，假如監聽者對密鑰的傳送進行監聽，將監聽到的信息進行復制并按原線路送回，就有可能不會被發覺。量子通信理論覺得，因為存在所謂的“量子態不可克隆定律”，量子信息不可復制，監聽者就難以將監聽到的信息進行復制并送回。監聽者就一定會被發覺，密鑰傳輸方可以立刻中斷傳輸以防進一步的泄露。
因而所謂的量子通信絕對保密只能理解為“秘鑰的監聽者一定會被發覺”，而不是量子通信可以絕對保密。這與通常人想像的，量子通信不可破譯根本就不是一回事。事實上，通信的連續性是極其重要的，假如由于監聽而未能連續，雖然用價值就打了個大折扣。
5.因為量子密鑰采用單光子或弱脈沖訊號編碼，在光纖中傳送很容易衰減。因而就不得不在沿線每隔一百多公里就構建一個中繼站，將量子密鑰解譯下來（將光訊號轉化成聯通號），放大后再轉化成光訊號，重新輸入線路。在此轉化過程中假如有人泄露密鑰，則是難以發覺的。
因而每位中繼站都得派人謹守，或安裝監控設備。假如看守人被拉攏，或監控設備失靈，量子密鑰完全可以被泄漏而不為傳送者所知。因為在這個環節上沒有絕對的保密性，通過地面光纖傳輸的量子通信方式的絕對保密性實際上不存在。
6.通過衛星來傳輸量子密鑰，就是為了解決這個問題。但因為使用的是單光子或弱光源，衛星傳輸方式遭到極大的限制。晚上太陽當空，密鑰編碼光源比背景光弱得多，實際上無法觀察，只能在夜間通信。而大氣環流的擾動，云彩遮蓋，空氣中塵埃、水汽、微粒分子的散射等等，就會對密鑰光子的傳輸導致嚴重的影響。因為低軌道衛星在月球表面是一掠而過的，才能進行通信的時間只有幾分鐘，就須要發射大量衛星能夠產生網路。
7.雖然這么，從各個衛星通訊站到各個用戶之間依然須要光纖來移動，一直不能保證密鑰不被盜取。加上同樣存在化學學基本原理方面的問題，量子衛星通信也沒有實用價值。
假如量子通信的絕對保密性的數學學基礎不存在，BB84合同只是一種用單光子來編制的新方式的密鑰，與其他傳統的密鑰相比，是不是有優越性呢？
關于這個問題，密碼專家曹正軍強調，提出量子通信BB84合同的和三人都不是從事密碼技術研究的專業人士，對通信的基本要求似懂非懂。她們沒有認識到訊號安全與信息安全的差別，逆技術時尚而動，提出了基于化學技術手段，而不是智力手段的所謂的量子密碼學。雖然她們的后繼者發表了許多文章和實驗，成功地吸引了公眾的關注，并且無法改變這個事實——大規模的量子通信網路是不可行的。
我們須要的是真正的科學創新
密碼專家楊義先、信息通信專家李紅雨在她們的文章中給出更詳盡的證明，否定量子秘鑰比傳統密鑰更安全，具有更大優越性。對這個問題，可見附表文章，本文以下再簡單談幾點。
根據BB84量子通信方式，生成的所謂密鑰是一串二進位制的隨機碼。它實際上就是一種簡化到極至的，稱為模2加的精典序列密碼。而按密碼專家的說法，這類用電噪聲等手段來形成的“隨機的秘鑰流序列”，在現今的每臺密碼機上都早已是成熟的標配設備。
事實上，現有密碼學研究早已發展出特別復雜的體系，已有的序列秘鑰比這些模2加的方法要復雜的多，保密程度好得多。因而量子BB84合同根本沒有優勢，因為生成和傳輸密鑰的過程過分復雜，所涉及的化學過程遭到很大的限制，就不可能比其它序列密碼具有更好的保密性，更不用說有足夠寬度的RSA密鑰和AES體系了。
量子計算機的估算能力嚴重依賴于量子算法，只能用于個別特殊的問題。對于許多平時的問題，因為找不到合適的算法，量子計算機實際上是無能為力的。雖然量子計算機真的才能如愿而生，也只能拿來對付RSA這類不對稱秘鑰。就如徐令予強調，對于基于復雜邏輯運算的對稱秘鑰體制，量子計算機根本就沒有恐嚇。現今所有金融行業（包括工行）采用的都是對稱秘鑰體制，這個標準在由中國人民建行施行的PBOC里有詳盡的描述。對于這類對稱性密鑰，量子計算機只能望洋卻步。
但是，在量子通信項目的論證上，傳統的信息安全專家基本被排除在外。正如李紅雨的評論所言:“量子通信只是量子實驗專家在唱獨角戲，信息領域安全專家和通信領域專家全無參與，絕對是KTV模式。用實驗室的模式直接鋪開做大工程項目，只能說國家錢多得沒地方花了”。
潘建偉則等從來不對新聞界和科學大眾說明這種問題，她們甚至可能并不曉得其中的一些問題。她們所做的，就是不斷地重復量子計算機面前無秘密的謊言，不斷地用這些杞人憂天東西來恫嚇媒體，剌激老百姓的神經，誤導國家科學管理機構，撈取大筆的科研經費，達到名利雙收。
去年3月人大政協人代會期間，中央電視臺面對面欄目記者董倩訪談潘建偉時，潘建偉脫口說：“量子熱學我們自己也搞不清楚，這是一個十分大的問題。”這句話把董倩徹底搞懵了，就問：“我不明白您這話哪些意思？…您得了這么多獎了，國家最高獎都得了。…已經研究一輩子了，明天坐在這兒還說我沒有弄明白呢？”潘建偉回答說：“量子熱學是在一個面紗里，我這兒只是聽到面紗的一部份，哪里聽到一部份。整個面紗還沒有掀掉，上面究竟是哪些如今還不清楚。….明天有人讓我弄明白了，我馬上掛掉都可以。”
世界上的事情就是這樣滑稽，量子通信的現況尤其滑稽，潘建偉更是不可理喻的滑稽。一個自詡自己沒有看懂量子熱學的人，竟然成了量子技術的首席科學家，還把量子通信衛星送上天！
科學和技術是兩個不同的概念，科學探求未知，主要在原理方面。技術借助已知的科學原理，指出實用性。要想成為實用技術，首先得厘清楚科學原理。假如原理都沒有厘清楚，從事技術開發就無異于賭場，一敗涂地是必然的。
量子信息理論涉及量子熱學中一些最基本、但也最模糊的概念。例如波函數的數學意義，檢測是否真能引起波函數坍塌，疊加態與糾纏態的本質是哪些等等，至今都沒有厘清楚。自量子熱學誕生以來，對它的解釋有十幾種，至今沒有定論。
量子通信理論實際上構建在量子熱學的赫爾辛基解釋基礎上，而阿姆斯特丹解釋恰恰是最具爭議的。自從量子熱學誕生以來，就仍然遭到嚴厲的批評。潘建偉等藥量子力學的阿姆斯特丹解釋來搞量子技術開發，不出問題才怪呢！
中國須要科學創新，我們須要的是真正的科學創新，而不是以科學創新的名義兜售的贗品。量子通信這件事，使人想起多年前風靡一時的，重慶交通學院院長陳進的漢芯作假風波。陳進曾經被稱為“漢芯之父”，潘建偉則被稱為中國的“量子之父”，這些相像性莫非不會使人形成某種聯想嗎？
關于量子通信的更多真相，請看以下文章：
1.梅曉春，李小堅，量子態不可克隆定律不創立——量子通訊的數學學基礎不存在，中國科技新聞網，2018年3月20日，
2.梅曉春，李小堅，俞平，量子通信的無條件保密性不存在——量子通信可以用精典光學理論描述與量子熱學無關，中國科技新聞網，2018年3月20日，
3.梅曉春新浪博客，
4.王國文，科學網，
5.楊義先，量子的安全笑話，科學網，-.html
6.李紅雨，量子通訊是安全的嗎？科學網，46717-.html
7.李紅雨，再談量子通信的破解之道，科學網，
8.曹正軍，通信的基本任務是哪些？量子通信真的很神奇嗎？財新網，
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10.王令雋：關于中國量子通訊衛星的討論，新浪博客，
11.李維綱，論BB84合同的一種破解方式，科學網，
12.李維綱，以子之矛，攻子之盾——詳解BB84合同的一種破解方式，科學網，
文章作者梅曉春簡介：男，重慶學院結業后在院校任數學班主任多年，在四川師范學院數學系和上海學院數學系等院校游學多年，在中國科大學高能化學研究所做過訪問學者。常年從事化學學基礎問題研究，范圍涉及量子熱學，量子場論，粒子化學學，非線性數學學，熱力學與統計數學學，時空、引力理論與宇宙論等，在國外外雜志上發表過多篇基礎數學學的重要論文，目前是南京原創數學研究所主任。