《听众问答：33 答潘建伟教授的成就到底是真是假？》歌词

[00:00:00] 本字幕由腾讯音乐天琴实验室独家AI字幕技术生成

[00:00:02] 听众问答

[00:00:06] 有一位叫薛定谔的猫的听众在我的微信公号中留言写道

[00:00:10] 汪老师请谈谈潘建伟团队的大贝尔实验好吗

[00:00:15] 新华社说是由潘建伟团队主导的试验完全不提国际合作的事情

[00:00:20] 我去看了一下原文

[00:00:21] 奈何英文不行

[00:00:23] 但是大致看出来

[00:00:24] 还有好多国际团队的合作

[00:00:26] 这个事业的意义有多重要呢

[00:00:30] 刚才我念的是这位听众的留言啊

[00:00:32] 那其实啊之前也有听众问起过说方舟子啊

[00:00:36] 一直在孜孜不倦的打假潘建伟

[00:00:38] 他想知道潘建伟在研究的量子通讯啊

[00:00:41] 到底是不是伪科学

[00:00:43] 国际上对这个项目又是怎么看的呢

[00:00:46] 好

[00:00:46] 那我今天啊

[00:00:47] 就借着大贝尔试验的这条新闻再跟大家聊聊潘建伟教授的成就

[00:00:52] 那我先来说一下这个大贝尔实验啊是怎么回事儿

[00:00:55] 客观的说呢

[00:00:56] 新华社的这篇新闻稿啊

[00:00:58] 实在有点让我无语

[00:00:59] 这个树立民族自信心啊

[00:01:01] 是好事

[00:01:02] 但是呢

[00:01:02] 我觉得最好呢还是要建立在客观真实上

[00:01:05] 新华社的这篇新闻稿呢

[00:01:07] 是2018 年5月11日发出来的

[00:01:10] 也就是前两天的事情

[00:01:11] 我的很多群里呢

[00:01:12] 都在转发

[00:01:13] 那我先给大家念一下新华社的原文啊

[00:01:16] 然后我再说一下真实的情况

[00:01:18] 你们就知道是怎么回事了

[00:01:20] 他的原文中的一段话呢

[00:01:21] 是这样的

[00:01:22] 近期中国科学技术大学教授潘建伟及其同事彭承志印娟张强陈宇翱等组成的团队在国际上首次实验实现了基于人类自由意志和超高损耗下的贝尔不等式检验

[00:01:38] 并在此基础上开展了全球合作利用超过十万人的自由意志产生的随机数进行了量子非定域性检验相关成果于5 月1 0日发表在自然杂志上

[00:01:51] 那请大家再仔细听我说下面的三点第一这个大贝尔实验呢

[00:01:56] 是201 6年11月29日开始的持续了大约一天的时间注意一下时间啊

[00:02:03] 是201 6年

[00:02:04] 那么

[00:02:04] 这就是新华社新闻中所说的

[00:02:06] 近期的准确含义

[00:02:08] 第二自然杂志的那篇文章呢

[00:02:10] 并不是一篇论文

[00:02:11] 而是一篇通讯稿参与研究人员的名单很长很长有几十个人当然也包括潘建伟他们

[00:02:19] 第三

[00:02:20] 这是一项国际合作项目初始的倡议者呢

[00:02:23] 是西班牙的光子科学研究所儿参与的机构呢

[00:02:27] 全世界加起来呢

[00:02:28] 总共有九家中科大呢只是其中之一那也并没有任何的特殊性质

[00:02:34] 好了解了这三条基本情况后呢

[00:02:36] 我再来说说这个大贝尔实验室咋回事儿呢

[00:02:40] 贝尔实验呢

[00:02:40] 是数学家贝尔提出来的一个验证量子力学的物理实验主要呢是与量子纠缠的性质有关呢

[00:02:48] 关于到底什么是量子纠缠什么

[00:02:50] 又是贝尔实验

[00:02:52] 大家可以去听我宇宙自然生命简史的第21 期和第22 期

[00:02:57] 这两期节目啊

[00:02:58] 我介绍的非常的详细

[00:02:59] 而且呢

[00:03:00] 通俗易懂

[00:03:00] 那我这里呢

[00:03:01] 就不再赘言了

[00:03:03] 在贝尔实验中呢

[00:03:04] 有一个重要的工具就是需要一组很长很长的随机数那有一些苛刻的科学家就提出啊

[00:03:12] 之前所有的贝尔实验中产生的随机数都值得怀疑

[00:03:15] 不是真正的随机数

[00:03:17] 因为只要是用机器产生的随机数啊

[00:03:19] 都不见得是真随机或许呢

[00:03:22] 他们就是在宇宙大爆炸的那一刻就有所有的参数决定了的

[00:03:27] 大家回想一下决定论的那种说法啊

[00:03:29] 那既然随机数不是真随机

[00:03:32] 那么实验的根基就不牢靠了

[00:03:34] 所以呢

[00:03:34] 为了应对这样的质疑啊

[00:03:36] 有一些科学家就提出了另外一种随机数产生的方法

[00:03:39] 那就是用人肉来产生

[00:03:41] 这就是啊

[00:03:42] 基于自由意志假说

[00:03:44] 这也就是说呢很多科学家认为人的意志不是在宇宙大爆炸

[00:03:48] 那一刻就被决定的

[00:03:49] 每个人都有自由意志

[00:03:51] 所以呢

[00:03:52] 如果你现在闭着眼睛啊

[00:03:53] 随机的写下零和一的字串

[00:03:55] 那这个字串呢

[00:03:56] 就是真随机的

[00:03:58] 当然啊

[00:03:58] 为了更保险最好呢是几万人甚至十几万人写下的字串

[00:04:03] 然后再归纳总结一下

[00:04:04] 那为了不让这件事情干着太枯燥啊

[00:04:07] 于是科学家们就设计了一个游戏

[00:04:09] 邀请全世界的普通人在同一时期内一起来玩

[00:04:13] 原本这个计划是邀请到三万人以上来参加最后实际参与的人数呢

[00:04:18] 据说超过了10万

[00:04:19] 这个差不多就是大贝尔实验的基本情况

[00:04:22] 潘建伟的团队呢

[00:04:23] 也参与了这次实验结果当然

[00:04:26] 不出意外再次证明了量子力学的正确性呢

[00:04:30] 和之前的多次实验结果一样

[00:04:32] 这次的实验成果呢

[00:04:33] 也以一篇通讯的形式发在了2018 年5 月1 0日的自然杂志上

[00:04:38] 不过请注意啊

[00:04:39] 这不是一篇论文

[00:04:40] 而是一封letter 就是相当于通讯

[00:04:43] 我说句实话啊

[00:04:44] 这个真的不能算是什么重要的科学成果感觉呢

[00:04:47] 它更像是一场对攻中做的科普的秀很好玩

[00:04:51] 也很有话题性

[00:04:52] 但是科研的价值呢

[00:04:53] 不是很高

[00:04:55] 因为啊

[00:04:55] 对于这次实验的结果在科学界呢

[00:04:57] 其实并没有人怀疑这个结果会有什么不同的那我认为加上人类自由意志的噱头啊

[00:05:03] 不过呢是更容易引起公众的兴趣罢了

[00:05:06] 好

[00:05:06] 我们再收回方舟子打假

[00:05:08] 我承认方舟子呢

[00:05:09] 确实成功地打过很多科技领域的假

[00:05:12] 而且如果是在他的本专业领域范围内

[00:05:15] 我印象中啊

[00:05:16] 还没有失手过

[00:05:18] 不过啊

[00:05:18] 如果超出了他擅长的生物化学领域

[00:05:21] 那就不好说了这几年啊

[00:05:23] 他确实呢

[00:05:23] 一直在孜孜不倦的打假潘建伟教授差不多呢

[00:05:27] 我印象中有十年了吧

[00:05:28] 我记得我在写时间的形状

[00:05:30] 第一版的时候啊

[00:05:31] 就是因为看到了他写的打假的文章

[00:05:34] 所以在我那本书提到量子纠缠实验的时候啊

[00:05:38] 还特别小心翼翼的用了什么

[00:05:40] 我等吃瓜群众目前还在看热闹中的这样的说法

[00:05:43] 但是到了第二版的时候我就把这个给删除了

[00:05:46] 因为随着时间的推移呢

[00:05:48] 潘建伟教授的学术成就也就变得越来越可靠

[00:05:52] 可能最能说明潘建伟学术成就的是去年他两度在国际最顶尖的科学期刊上发表了论文

[00:06:00] 去年6 月潘建伟领衔的全球首颗量子科学实验卫星墨子号团队实现了千公里级的星地双向量子纠缠分发

[00:06:10] 打破了此前国际上保持多年的百公里级的记录

[00:06:14] 那相关成果呢

[00:06:15] 就发表在科学杂志上

[00:06:17] 时隔一个多月啊

[00:06:18] 这支团队又在国际上第一次成功实现了千公里级的新的双向量子通信相关成果呢

[00:06:26] 在线发表在自然杂志上

[00:06:28] 年底啊

[00:06:29] 他又被自然杂志评为年度十大科学人物喝

[00:06:33] 不过方舟子也发文章说那个年度十大科学人物还包括一个著名的反科学人士啊

[00:06:39] 但是从我看自然杂志的原文来看呢确实是把潘建伟当成正面典型来报道的

[00:06:45] 而不是当成反面典型啊

[00:06:47] 当然呢

[00:06:48] 也有人可以用韩春雨的事件来说明发论文还是不能说明问题

[00:06:52] 但是关于潘建伟教授的报道呢

[00:06:55] 到并不是突然的一阵风是由来已久了

[00:06:58] 可以说啊

[00:06:58] 他经受住了时间的检验

[00:07:01] 那久负盛名的著名科普杂志

[00:07:03] 科学美国人2017 年6月也曾经发文科普过潘建伟和他的量子通信

[00:07:09] 这个科学美国人也是相当严谨的杂志啊

[00:07:12] 那我就请我的助理小编啊

[00:07:14] 把这篇文章全文给翻译了一遍

[00:07:16] 随后呢

[00:07:16] 我会发布在科学有故事的微信公号中

[00:07:19] 今天呢

[00:07:20] 我选取其中的一部分给大家念一下

[00:07:23] 去年6月的测试具有里程碑式的意义

[00:07:26] 潘建伟率领的团队使用实验卫星在前所未有的距离上测试了量子纠缠

[00:07:32] 他们将纠缠态的光子对发射到了中国的三个地面站er 地面站之间都相隔超过120 0公里

[00:07:40] 这项测试验证了量子理论长期以来显得颇为神秘的原理

[00:07:44] 并建立起了中国在新兴的量子太空竞赛中的领跑者地位

[00:07:50] 日内瓦大学的物理学家尼古拉斯吉星是这么评价的中国已经在量子通信领域取得了领先

[00:07:57] 这证明全球量子通信是可能的

[00:08:00] 并且将在不久的未来得以实现

[00:08:03] 基于地面的量子通信通常会通过光纤电缆或者露天发送纠缠的光子对

[00:08:10] 但沿途与普通原子的碰撞会干扰光子脆弱的量子态

[00:08:15] 使传输距离被限制在了几百公里

[00:08:18] 而去年6月潘建伟的测试距离达到了千公里级别有一种被称为量子中继器的精密仪器配有量子存储器的模块原则上可以菊花链的形式连接在一起

[00:08:31] 接收存储和重新传输长距离的量子密钥

[00:08:35] 但这项任务非常复杂和困难

[00:08:38] 以至于这些系统很大程度上依然只存在于理论中

[00:08:42] 伊利诺伊大学厄巴纳分校的物理学家保尔威特表示

[00:08:46] 量子中继器必须从两个不同的地方接收光子

[00:08:51] 然后将它们存储在量子存储器中

[00:08:54] 接着呢

[00:08:54] 直接让他们互相干涉之后啊

[00:08:57] 才能沿着网络发送进一步的信号

[00:09:00] 他还说为了完成以上的步骤

[00:09:02] 你必须在没有实际测量他们的情况下明确的知道已经存储了他们这有点像没有打开邮件的包裹

[00:09:09] 但要知道里面装的到底是什么物品

[00:09:12] 如果是包裹啊

[00:09:13] 你还可以晃动一下

[00:09:14] 听听里面是什么

[00:09:16] 但难就难在你收到的只是光子你希望确认已经收到了他们但你不希望吸收他们

[00:09:24] 毫无疑问

[00:09:24] 在理论上呢

[00:09:25] 是完全可以实现的

[00:09:27] 但现实中很难做到

[00:09:28] 为了形成环绕全球的安全的量子通信网络唯一可行的方案就是从太空中发送量子密钥

[00:09:36] 然后将他们分发到数千公里以外的地面节点上

[00:09:40] 以中国古代哲学家命名的墨子号重达60 0公斤

[00:09:44] 201 6年时已经被发送到了近地轨道

[00:09:47] 这是中国在量子通信领域发力的标志性事件

[00:09:51] 但这还不算完墨子号只是排头兵

[00:09:54] 接着还有一系列的国家层面的研究计划投入的总额约为1亿美元

[00:10:00] 项目被称为量子科学实验卫星

[00:10:03] 墨子号携带的核心部件是一系列晶体和激光器

[00:10:07] 它们能够产生纠缠的光子对

[00:10:10] 然后将光子对分离通过单独的光速传输到卫星视线范围内的地球上的地面基站

[00:10:17] 2017 年6月的测试三座接收站有两座位于青藏分别是德林哈和乌鲁木齐还有一座位于西南部的丽江德林哈和丽江相距1203 公里

[00:10:31] 打破了纠缠光子对传输距离的记录

[00:10:34] 潘建伟的这项工作开始于上世纪90 年代

[00:10:37] 当时他是奥地利因斯布鲁克大学物理学家安东泽林格实验室的一名博士研究生

[00:10:45] 格林格是潘建伟的博士导师

[00:10:47] 他们亲密合作一起测试

[00:10:49] 并进一步发展了量子通信的想法

[00:10:52] 潘建伟于200 1年回到中国建立了自己的实验室巧的是阿泽林格也在位于维也纳的奥地利科学院创办了自己的实验室

[00:11:02] 接下去的七年

[00:11:03] 他们在打破纠缠光子对的传输记录上激烈竞争竞争的内容包括间隔的距离更大条件更极端

[00:11:11] 并要求实验以地面为基础进行他们两人还在这段时间内说服了自己国家的航天局给发射卫星从太空测试这项技术开了绿灯

[00:11:22] 但泽林格的提案毁在了欧洲航天局的官僚主义上

[00:11:26] 而潘建伟的提案马上就获得了中国国家航天局的支持

[00:11:31] 最后格林格选择了与他的学生再次合作

[00:11:34] 而不是展开竞争

[00:11:36] 现在啊

[00:11:37] 奥地利科学院是量子科学实验卫星的合作方

[00:11:41] 更让人期待的是这个项目计划用墨子号来进行一次洲际间的国际量子密钥分配试验

[00:11:48] 地面基站会建在北京和维也纳

[00:11:52] 格林格说

[00:11:53] 我很高兴

[00:11:53] 墨子号进展顺利

[00:11:55] 但我也意识到欧洲和其他国家错过了量子通信这个巨大的机会

[00:12:00] 其实这些年其他的研究人员和机构都在争相赶上推动政府给予更多的资金用来进行地面和太空的进一步实验

[00:12:10] 这其中有很多人认为墨子号的成功是他们一直期盼的催化剂

[00:12:15] 能推动政府对这项研究给予更多的便利

[00:12:19] 加拿大滑铁卢大学的物理学家托马斯杰尼V 表示

[00:12:23] 这次试验确实是一次重要的里程碑事件

[00:12:26] 因为如果我们将来要建造一个量子互联网我们就需要在这样的长距离间发送纠缠态的量子他说啊

[00:12:34] 这项研究对所有科学界的人来说都具有开创性的意义

[00:12:39] 每个人都可以指着他说

[00:12:41] 看到没这行得通

[00:12:42] 揭秘V 和他的合作者正在从头开始寻找一种以太空为基础的研究方法

[00:12:48] 目前他们正在和加拿大航天局合作计划最快2021 年发射一枚比墨子号更小

[00:12:55] 而且相对简单的卫星作为通用的接收器重新分配

[00:12:59] 从地面站发出的纠缠态的光子而在新加坡国立大学由物理学家亚历山大领导的一项国际合作项目已经发射了鞋盒大小的立方体卫星用于制造研究

[00:13:12] 甚至传输相关的光子对

[00:13:15] 他们研究的这种状态接近量子纠缠

[00:13:18] 但还不是完整意义上的量子纠缠

[00:13:21] 美国伊利诺伊大学的奎特正在用来自NASA 的拨款开发一种能够测试量子通讯的装置

[00:13:29] 这种量子通讯可能会在未来的某一天用到国际空间站的超广角

[00:13:34] 也就是多个光子对的同时纠缠所有研究中最引人注目的是来自德国马克斯普朗克光学研究所的一个科研团队

[00:13:44] 他们正在开发量子通讯协议用于已经可以商用的太空中的激光系统

[00:13:50] 这些系统已经在欧洲哥白尼卫星和太空数据高速路卫星上使用这个团队使用了其中的一个系统成功的编码

[00:13:58] 并通过地球静止轨道卫星发射的光子把量子的简单状态发送给了地面基站这颗卫星距离地球上空大约3800 0公里

[00:14:08] 团队领导者马奎德特表示

[00:14:11] 这项技术并不依赖量子纠缠和中国的量子科学实验卫星的项目完全不同

[00:14:17] 但只需要小小的升级

[00:14:19] 它就可以在五年内被用于安全通讯中

[00:14:22] 量子密钥的分配他们的研究成果发布在了光学设计期刊上

[00:14:27] 马奎德特和其他研究人员猜测这个领域比公开发表的论文来得复杂

[00:14:33] 也先进得多

[00:14:34] 美国和其他一些国家可能对其中重要的发展做了官方层面的保密工作

[00:14:40] 我们或许已经来到了量子通信的时代

[00:14:43] 马奎德特表示

[00:14:44] 他有一个同事开了个玩笑说啊

[00:14:46] 美国的沉默

[00:14:47] 恰似一声惊雷美国人可是自由空间卫星和量子密钥分配的行家

[00:14:53] 他们在洛斯阿拉莫斯国家实验室和其他地方都有研究团队

[00:14:57] 但突然间他们就不再公布进展了

[00:15:00] 我们认为他们不再发生只有两个可能要么干砸了

[00:15:05] 要么干成了以上呢

[00:15:07] 就是科学美国人那篇文章的节选全文呢

[00:15:10] 我会发布在科学有故事的微信公号中

[00:15:12] 我想啊

[00:15:13] 这篇文章可以很好的破除网上流传的很多谣言

[00:15:17] 例如量子通讯是科学骗局

[00:15:20] 例如其他国家都不搞量子通信就中国人花大钱在搞之类的

[00:15:24] 然后你还可以在科学有故事的微信公号中回复关键词墨子号三个字来观看墨子号量子卫星201 6年8月的升空实况

[00:15:34] 最后呢

[00:15:34] 我还想补充一下存在一个广泛的误解

[00:15:37] 那就是量子通讯是量子纠缠原理的应用

[00:15:41] 实际上啊量子保密通讯可以用到量子纠缠

[00:15:44] 也可以不用到量子纠缠墨子号的量子通讯实验和量子纠缠实验

[00:15:50] 其实呢是两个不同的实验

[00:15:52] 他的量子通讯只需要用到单光子密钥分发并不需要用到量子纠缠

[00:15:58] 那他做的量子纠缠的实验啊

[00:16:00] 只是为了验证理论的一项纯试验性质的工作是为后续的工作铺路的好了

[00:16:07] 这就是本期的听众问答

[00:16:09] 我们下期再见