大话量子通信

未来已来，只是尚未流行 非常棒的一本书，解决了我对量子通信的很多困惑，言简意赅，逻辑清晰，重点明确，废话极少，看中国人自己的专业科普书就是开心。 作者张文卓本身就是量子物理学的博士，后来一直深耕在量子信息领域，更重要的是，他还是“墨子号”量子科学实验卫星团队的成员。 这样一位专业的内行人和科研一线专家写出来的科普书，既严谨又靠谱，既有趣更有意义，非常棒。 “墨子号”量子科学实验卫星是中国科学院空间科学战略性先导专项的首批科学卫星之一，其科学目标由中国科学技术大学潘建伟院士提出，通过在卫星与量子通信地面站之间建立量子信道，完成一系列具有国际领先水平的空间量子通信实验任务。墨子号的科学目标首先是进行星地高速量子密钥分发实验，并在此基础上进行广域量子密钥网络实验，以期在空间量子通信实用化方面取得重大突破。同时在空间尺度进行量子纠缠分发和量子隐形传态实验，开展空间尺度量子力学完备性检验的实验研究。“墨子号”卫星于2011年年底正式立项，2016年8月16日成功发射。 这个项目的负责人潘建伟院士更是全世界量子信息领域最具代表性的人物，他在量子通信领域做到了世界领先水平，并且带领中国在该领域进入了世界领先水平。 毫不夸张地说，潘建伟可以被称为“中国量子通信之父”。 作者认为量子信息领域即将引领第四次科技革命、第二次信息革命，就是因为该领域包含的量子通信和量子计算具有极强的潜力和极大的作用。 以量子计算为例，量子计算机的运算能力将轻松超越现有的经典超级计算机，量子系统的与量子比特的计算能力是呈指数级增长的，现在的经典计算机根本无法比较。 在人工智能崛起的今天，算力已经成了一个至关重要和紧缺的资源，像OpenAIO1运行一次所需要的算力是海量的，那未来更强大的人工智能模型所需要的算力更是难以估量，以经典计算机的能力，极难提供所需要的算力。但是这对量子计算机来说却是小儿科，理论上量子计算机所能提供的算力是天文数字，甚至可以说是无穷无尽。 而量子通信领域，可能是被人误解最多的领域之一了。 很多人认为量子通信就是“用量子来通信”，但事实上它是指用量子力学原理对量子态进行操控，在两地之间进行信息交互，可以完成经典通信不能完成的任务。 有很多不负责任的言论说量子隐形传态可以超光速，这是完全错误的。 量子通信不能超光速、不能脱离经典通信而实现。量子通信是对经典通信的继承和发展，量子通信的优势在于其强悍至极的保密性，以及恐怖的传输效率和传输信息量。 未来当量子计算机大规模出现的时候，在当今以经典数字通信为基础的互联网上，会再建立起一层量子互联网，用于量子计算机之间传输量子比特，届时人类会进入第二次信息革命时代（量子通信和量子计算机），但依然要以第一次信息革命的成果（经典通信和经典计算机）为基础和前提，就如同第二次工业革命（电能）以第一次工业革命（煤炭的化学能）为基础和前提一样。 当可控核聚变能够低成本商业化运用时，人类就基本摆脱了能源的束缚。 当量子计算机与量子通信能够低成本商业化运用时，人类就基本摆脱了算力和通信力的束缚。 当人工智能能够低成本商业化运用时，人类就摆脱了思维力和信息量的束缚。 那样的未来是阳光明媚、充满生机与活力，人人如龙的时代？ 还是灰暗如土、充满强权与不公，人人如刍狗的时代呢？ 没人知道，但是未来终将会来。

虽然对我来说，量子还是有点晦涩难懂，颠覆我对现有物理世界的认知。 但这本书解决了不少的知识盲点，对量子学有深一层的理解

（一拍大腿）哎呦喂！张秀才这本《大话量子通信》看得俺老登壳子嗡嗡响，好比赶集时被塞了半斤二锅头——晕乎得紧！不过咱用种地佬的土法子琢磨，这量子通信和5G啊，活脱脱就是村东头张铁匠新打的锄头和隔壁王木匠祖传的刨子，各有各的活法儿！ 一、5G好比新修的高速路 咱这5G啊，就像县里刚通的高速公路（它能传电影嗖嗖快）。以前俺们给城里娃寄咸菜得三天，现在用这5G大货车道，眨眼就能让娃瞅见家里腌菜缸发霉没（它传得快还稳当）。不过嘛，这高速路上运的货，保不齐有扒手顺走两包辣酱——传统加密就像麻绳捆包裹，老江湖一割就开（量子通信更保险）！ 二、量子通信活像保险柜 量子通信这玩意儿，妥妥是铁匠铺里八百斤的大铁柜（啥子量子纠缠）。您往里头搁存折，就算隔壁二狗子拿电钻撬锁，柜子自己就炸成烟花——保密性比村口王寡妇藏私房钱还牢靠（它绝对安全）！可这铁柜死沉死沉，搬个柜子得雇三头驴，运费贵得能买半亩地（量子通信现在金贵着呢）！ 三、两兄弟合伙开镖局 别看它俩现在各干各的，保不齐哪天就拜把子（未来可能融合）。好比俺家骡车套上5G快马，驮着量子保险箱进城——既跑得快又不怕劫道（5G低延时配量子加密美滋滋）！就是这镖局工钱忒贵，网费没见少，话费照样贵（市场还没铺开）！ 四、老农看门道 要俺说啊，量子通信现在就像村长家新买的金锄头——看着唬人，实际下地还得用俺的铁锹（传统通信还要用很久）。等哪天这金锄头能刨出金疙瘩，俺们再跟着乐呵也不迟！眼下嘛，还是多操心田里稻子别让野猪拱了实在！ （一跺脚）总结起来就八个字：5G种地，量子守仓！咱老百姓图啥？网不断、钱不丢、话费别涨就烧高香喽！张秀才这书写得花里胡哨，得配二斤烧酒才啃得动——下回让大学生娃娃读给俺听，省得把量子纠缠听成村口老母鸡抱窝！（墨子号卫星）

写得太垃圾了，首先，大话量子通信，这里面是大话吗，全都是专有名词，讲历史的时候也是各种人物堆砌，远远不如芯片战争那本；其次，说是量子通信，挂羊头卖狗肉，里面写的很多都是计算机半导体，乱七八糟的浪费时间。

回顾了通信的历史、量子学研究的历史，但对我们最关心的问题——如何通过量子纠缠进行超光速通信——一句话否定了，说根本不可能！而目前量子通信只是解决加密问题，量子计算也只能进行专用计算。换句话说，要想有质的突破，真正实现通用的量子计算和超距通信，现有技术还达不到，预计二十年后？未来可期，但愿我们能看到这一天吧。

遇事不决，量子力学 本书大概了解量子力学的发展。前几章理论可以不看，看也看不懂。 只要知道量子力学两个方向，量子计算机和量子通信，对应现在的二进制计算机和光纤通讯。 首先搞清楚概念。 量子计算机本书只是简单介绍，现在的计算机最底层是0和1，而量子计算机最底层不只两种状态，有1024种状态。 量子通信不是用量子通信，而是用量子力学的原理操纵光量子进行通信。现在的通信用的光纤中激光通信。 如果这两项投入生产，将带来第二次科技革命。不过最快也要到2050年实现。 前途是光明的，现在应用只有一个领域，量子通讯，用在加密通讯，量子密钥分发，好处是没法破解，京沪干线和墨子号卫星都是为了量子加密通讯。 最后记住一个人物，潘建伟院士，41岁就当选院士，最年轻的院士，中国量子通讯的领军人物。 有一个科创板上市公司，国盾量子。不过现在在投入阶段，没什么增长点，没什么利润。短期不看好。 当然国家还是要投钱的，代表未来发展方向。

即将走向台前的BOSS 人类历史上迄今为止经历了三次科技革命，每一次都是以物理学上的重大突破为基础的。 第一次科技革命——工业革命 18世纪中期~19世纪中期，以机械化和瓦特大幅改进的蒸汽机为代表，人类从此开始广泛使用化石能源。物理基础：热力学、刚体力学和流体力学，都属经典物理学，建立在牛顿力学的基本原理上。 第二次科技革命——电力革命，也称第二次工业革命 19世纪中期~20世纪中期，以电力大规模使用为代表。利用法拉第电磁感应原理。在化石能源上对石油的依赖超过了煤。物理基础：电动力学，也属经典物理学。 第三次科技革命——信息革命 20世纪下半叶出现。源头和理论基础是20世纪初由普朗克、爱因斯坦、玻尔等人开创，并最终由海森堡、薛定谔、狄拉克等人建立的量子力学。 1）第一次信息革命——经典信息革命 20世纪中期~至今，以各类电子计算机大规模应用为代表，半导体集成电路横空出世让人类具有了快速处理大量信息的能力。光纤激光通信取代了电报，LED逐渐取代了电灯，信息大规模数字化。除继续依赖石油，还出现了核能，即利用核裂变产生的能量，标志着人类能够提取的能量从原子的化学结合能深入到原子核的结合能。物理基础是建立在量子力学原理上的凝聚态物理学、量子光学和核物理学。 虽以量子力学为基础，但传输、处理和存储信息还是经典二进制信息（0或1的经典比特）。信息载体是物质呈现的经典状态，而非量子状态；信息传输和计算都基于经典物理学描述的过程，也非量子过程。 2）第二次信息革命——量子信息革命 当能够将物质呈现的量子状态用作信息载体，且信息传输和计算过程可用量子力学描述和操控时，一门新的学科——“量子信息学”就登场了。未来，量子互联网建立的那一天将成为第二次信息革命成功的标志，即人类全面进入量子信息时代。 以上除最后一段是本书第四章部分内容，其余是第三章的主要内容。 本书第一章回顾了量子力学诞生和后量子力学时代的两条路径，比较有趣的一个部分。早期量子力学领域群星爆发、光芒璀璨，人类科技此后走向专业分化再也没有出现这样的盛事！ 第二章回顾了量子力学在以往信息技术上的种种应用。有些技术早在经典力学就出现了，但技术先于理论往往也是常见的事，如半导体。 第四、五、六章由潜入深讲述了量子比特、量子纠缠、各种量子密钥分发协议，有点量子力学基础更易理解，特别要小心量子隐形传态！ 第六、七章讲述了量子密钥分发协议在中外的实际应用，中国在此领域身处领先集团，但核心技术仍是短板。叹！ 到第八章，就各种对量子通信的误解，作者作了辩驳。量子通信和经典通信之间是合作而非竞争的关系，要依赖于经典通信才能实现，是对经典通信的继承和发展，是一次技术上的升级。但，其中有一段让人觉得狗屁逻辑、前后不搭的病句——几乎一粒老鼠屎毁了一锅粥。 本书不是告诉你量子通信将实现星际间信息的光速或超光速传输——这是只在自媒体口中哗众取宠的传说！ 事实是，量子通信要利用遵循量子力学的量子纠缠，但在宏观上要遵循相对论不能超光速传输量子比特，只能依赖经典信道，也就限制了量子纠缠传递信息不能超光速。 量子信息学（广义量子通信）的两个主要方面——信息传输（即量子通信，狭义）和信息处理（即量子计算）——的应用，一是提升信息传输安全性——量子加密，二是提升信息处理速度——算力指数级提升。 目前，实用化和产业化的量子通信技术仅限于个别量子密钥分发协议，即对经典信道通信安全协议的技术升级。 （以上粗体为个人非专业总结，可能有专业歧义） 书中所涉量子力学原理不深奥，有一些符号、公式——可以忽略，有一些专业用词——不难理解，唯一要求：转转思路、换换脑筋，如果看不懂——别难为自己，正常！ 整个20世纪至今，量子力学几乎等同于现代物理学，理论渗透和应用已非常广泛，但大约也就物理系学生能知晓一二。量子力学在第一次信息革命中是幕后掌握一切的BOSS，在第二次信息革命中将走向台前掌握一切。这方面，是本不错的科普读物！ 最后致敬量子力学不完整名人录 量子力学的开创者： 量子力学的祖父：普朗克、爱因斯坦、玻尔创造了早期量子理论； 量子力学之父：经泡利和德布罗意等人贡献，海森堡、薛定谔、狄拉克、玻恩、约当等人建立了量子力学； 之后的物理学家再无人能配得上整个量子力学名号。 量子力学应用各细分领域的开拓者： 标准模型之父：费曼、杨振宁等； 凝聚态物理之父：朗道、安德森等； 量子光学之父：格劳贝尔，几位激光之父； 原子钟之父：拉比、拉姆齐等； 晶体管之父：肖克莱； 集成电路之父：诺伊斯、基尔比等。 中国量子力学应用细分领域的开拓者： 中国原子钟之父：中科院上海光机所的王育竹和北京大学的王义遒； 中国量子光学之父：中国科学技术大学的郭光灿和山西大学的彭堃墀； 中国量子通信之父：中国量子通信之父。

"作为一个新兴科技，量子通信的出现令很多人觉得动了经典通信产业的奶酪。还有很多人不习惯中国在尖端科技上的领先，觉得量子通信能引领世界，要么就是发达国家根本不重视，要么就是国内树立典型夸大宣传等。"本书给出了解答。作为量子通信的科普文，既不晦涩难懂，又不哗众取宠。推荐。

A+++抢个沙发先。 书不错啊，怎么没人看？ 量子世界的出世与入世， 其间有深入有浅出， 就是遗憾小部分深入的公式与概念， 我这种砖科生想装高雅装不大上

太高深了。看到后面有点看不懂了。