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墨子沙龙有关量子通信话题的问与答(一)

已有 2761 次阅读 2018-12-28 12:35 |系统分类:观点评述| 量子通讯, 沃尔夫奖, 墨子沙龙

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理解本系列文章需要关注几个时间点 :

10月31日,科学网的徐令予老师作为观察者网的专栏作者,在观网上发表了一篇题为《英美等国家如何评估“量子通信”工程化》[4]的文章。这篇文章主要引用美英国家一些政府报告和论文,对量子通信(以下简称量通)的工程化提出一些批评意见。这篇文章刚刚发表不到半小时,就被从观网的首页中撤除。

仅仅2天后,11月2日[1]、3日[2]、4日[3],连续三天,量通的公众号:墨子沙龙,以问答形式的文章结构,刊登了3篇针对一些质疑量通的问题的回答,其中大量篇幅引用了国外的文献资料,目的用于论证国外仍然在开展有关量通方面的研究和试验。

几天后,11月13日,另外一个不起眼的量通公众号量子大观登出有关武合干线贯通的新闻稿[5]。

几天的时间内,发生了这么几件看似无关,其实紧密相关的事件,使得我们对于量通的新动向有了另外的思考。

科学界对于量通的质疑由来已久,墨子沙龙的这3篇问答体文章似乎可以看作是对这些问题的一些回应,但是值得玩味的是,不同于量通之前大张旗鼓的宣传,此次回应仅仅在自己的公众号上刊登,颇显得有些低调。同样的,与京沪线大肆张扬的文宣不同,武合线的贯通在一般大的门户网站中竟然也查询不到踪迹,只有量通自己的公众号中才有更详细的介绍,如此低调入场实在不符合量通一贯的经典做派。相比较来说,徐令予老师的文章要高调很多,虽然不免被打入暗网的命运,但是仍然有不断的转发和传播。

之前我们早就提到,在没有对京沪线进行彻底评估之前,量通启动任何新工程项目都是不负责任的做法,尤其我们很早就指出来武合线竟然动用政府债的方式为企业的工程建设背书,是根本违背国务院有关政府债使用的法律法规的[6],大概因为这个原因,武合线新闻稿中对于资金来源问题一概隐去。值得特别注意的是,量通的公众号还介绍了量通下一步的建设规划,一个宏大的全国性量通骨干大网正在筹划中。

对于量通来说,工程建设的技术问题已经不是需要重点关注的内容,他们面临的是一个涉及到未来几百亿IPO上市的问题,如果量通这张全国大网不能顺利编织成功,那么所有纸面上的财富都无法在资本市场上兑现。

这个时候,徐令予老师发表的文章,显然和这个IPO进程相违背,尤其那些国外文献的转载,至少将科学界对量通的不赞同声音又提高了几个分贝。如果之前还只是国内几个微弱的声音对量通发出质疑,那么来自国外的质疑声音显然会更加让量通关注,毕竟,量通之所以能够在国内受到超高的免检待遇,其实根本就来自于科学、自然杂志的几篇文章而已。

尽管人们喜欢说实践是检验真理的唯一标准,但事实上,我们做的事情往往是将国外具有公信力的杂志论文放到一个真理的祭坛上进行顶礼膜拜 。所以当徐老师的文章中提到国外其实对于量通是有广泛的质疑的,就需要量通真正动员起来文献检索的力量,对此进行大力批驳。

短短2天的迅速行动,效果是显著的,至少找到了一系列对量通支持的文章来对冲徐文的影响。毕竟来说,几百亿IPO的魅力无论如何都是无敌的,将任何可能的不利影响消灭在萌芽中,是中国的一大法宝,量通当然深谙其道。只是观网似乎并不是一个自我驯服的媒介,尽管文章被撤出首页,但是链接仍然有效,通过作者文集也能访问,当然影响力无疑受到很大限制。

墨子沙龙的回复尽了考据之力,但是根本性的理论和技术问题涉及甚少,如果一定将这个算是科普,也只能归到软科普的范围,显然量通并不打算从科学的角度来回答质疑,只好用一些同样软性的国外文献资料来证明自己的正确性。如果有人想要从墨子文中找到从前那些质疑问题的答案,一定会大失所望。

我觉得有必要针对墨子文,展开来深入谈一谈相关的问题,正像我从来的风格那样,如果要谈,就直插到硬核的位置,追问一些无法回避、无法模糊处理的问题。我本人很欣赏墨子沙龙的问答体,能够直入主题,既可以轻轻带过,也可以娓娓道来,所以本系列文章分为五个部分,也将仿照墨子文的问答体例,虚拟出一个访谈的情节,全方位、多角度揭示量通在理论与技术上存在的一系列很难克服的障碍。

因为一些问题的回答会涉及到相关知识和技术细节,不太容易做到简明易懂,对那些相关知识和技术的枯燥内容不感兴趣的人,可以直接看结论部分,基本也能够理出问题的大概。

涉及到原理部分的内容,难免有个人的主观判断或臆想的成份,所以请一定参照墨子的文章来对比判断各自的观点,衡量不同答案的真伪,不但希望量通专家批判,更需要各领域专家的指正,唯有此,科学的自净化功能才能发挥作用。

本文为了叙述简便,遵循密码学一般的陈述约定,我们将信息的发送者称为Alice,将信息的接收者称为Bob,将潜在的窃听者称为Eve,将量子密钥分发简称为QKD(Quantum Key Distribution),将量子密钥简称为QK。

 

本期问题速览

1.  墨子沙龙文章的读者应该是谁?

2.  如何解读号称第二诺奖的沃尔夫奖将2018年的物理学奖颁给了量通?

3.  除了2018年沃尔夫奖之外,量通领域还获得了两次诺贝奖和两次沃尔夫奖吗?

4.  你如何看待墨子沙龙那些支持量通的文献?

 

第一期

1.  问:墨子沙龙文章的读者应该是谁?

答:从时间的节点和内容来看,似乎针对徐令予老师10月31日的文章,但是显然,这些文章并没有打算讨论技术的是非,并不是要回应科学界的那些质疑,而是试图消除那篇文章的负面影响,所以读者当然不包括徐老师在内的科学界同仁,而应该是那些受到所谓负面影响,开始对量通产生疑虑的人,更重要的,考虑到IPO的问题,那些能够对IPO起到决策作用人,才更该是这些文章真正潜在的读者。

如此快速的响应,目的不过是需要用一些所谓正面的消息对冲尚未扩散开来的消极影响。花费如此大精力去找支持自己的文献,而不是坦率地回应科学界的质疑,这样的辩白文章,徐老师们当然不可能是文章的读者了。

2.  问:如何解读号称第二诺奖的沃尔夫奖将2018年的物理学奖颁给了量通?

答: 有关沃尔夫奖的事情在《沃尔夫奖的迷失》[8],一文中有过比较详细的阐述,这篇文章主要从理论方面对量通的基础做了分析评论。大致分成三个讨论环节:

1).双通道型量通设计方案不提供相比经典加密手段更高安全的保障;

2). BB84协议不适用不可克隆原理;

3).诱骗态的技术方案将更加拉低本已经不安全的量通设计方案。

从这些硬核的偏理论分析中,我们能够知道,这些绝对不可回避的基础性问题,恰恰是目前量通极力回避的问题。量通这些问题追溯根源都不在国内,只是因为在国内获得巨量资源的支持,所以畸形成长导致问题更加突显出来。

在科学领域,从来不存在一个"真理" 神坛,科学、自然杂志不是,沃尔夫奖不是,即使诺奖也不是,真正用来检验真理的就是思考与实践。今年日本诺奖得主本庶佑在接受媒体采访的时候说:媒体经常报道某个观点来自《自然》或是《科学》,但是我认为《自然》、《科学》这些杂志上的观点9成是不正确的,10年过后就会知道只有1成是真的。所以我首先不相信论文或者其它文章。只相信自己的眼睛能确认的观点,这就是我对《科学》杂志采取的态度和做法。也就是说,只有通过自己思考,觉得可以理解才会接受。量通最缺少的恰恰就是这种独立思考的习惯,所以前人犯下的错误从来没有被后人纠正。

量通的问题甚至都不需要用实践来进行检验,因为仅仅从理论角度进行分析,它就已经存在无法克服的困难。

量通所实践的领域,跨越了几个行业,需要很好掌握这些领域知识才可能具有足够的全局观和判断力。遗憾的是,对于国内外量通专家来说,他们并不太愿意了解其它领域的知识成就,他们思考问题的范围只是围绕着量子的圈圈打转转,显得比较封闭,根本听不到反对的声音,他们经常说出一些令人匪夷所思的完全违反信息安全常识的话,比如他们会认为普通光纤上传输的密文容易被窃听,所以是安全的隐患[18];他们也会臆造出来本不存在的问题,再用他们的方案来解决,比如他们渲染RSA公钥的不安全性,全然没有想到量通的密钥分发机制根本无法在公钥所服务的领域内工作,就算是RSA再也无法使用了,量通也无能为力,这个领域根本不是量通的菜。

这些都是简单又简单的常识,但是量通专家似乎从来没有这些起码的认知,所以不奇怪,不管国内还是国外,量通无论在理论上还是在技术上,所犯的都是非常低级的错误,完全禁不起全局的审视和细节的推敲。

2018年沃尔夫物理学奖的问题,历史会给出更公正的评价,不要着急下结论,更不要把它当作一个摆上神坛的真理。当你用求真之心来看待本届沃尔夫奖的时候,你不难得到我已经得到的结论。

3.  问:除了2018年沃尔夫奖之外,量通领域还获得了两次诺贝奖和两次沃尔夫奖吗?

答:墨子文章中提到的几个诺奖和沃尔夫奖,应该把获奖的真正理由列出来,奖励的应该是已经取得的成就,而不是未来可能应用的领域,更不是科幻一样的领域,毕竟这不是美国的雨果奖,那些展望的领域当然不可能属于获奖的相关领域,这个道理大家应该能够很容易理解。

任何人仔细读一读这些奖项的获奖事迹,都不会也不该联想太多,怎么可能有那么大的自由解读空间?可是墨子文章总是把最关键的获奖理由略去,然后断章取义写出几句未来可期的应用领域,让你觉得这些奖项量通都能从中分得一份荣光,这种大写意的笔法,实在令做科学的人深感困惑,恐怕连墨子文的作者自己都不会感到太坦然。

其实这些大奖网络到处都有详细解读,查对起来很容易揭露出来问题的真相,不知离题如此之远的结论需要多大的想象力空间才能构造出来,难道他们不担心相关领域专家提出质疑吗?那可是举世瞩目的诺奖和沃尔夫奖啊!所以不奇怪墨子文如此低调,只是发表在自己的公众号上。如此荒唐的结论,再再印证了我说过的话,墨子文的问答系列文章真的不是给科学家们看的。

我还是把真正的获奖理由简列如下,让大家自己做判断更好:

       2005年诺贝尔物理学奖授予了Roy J. Glauber以表彰他在量子光学理论取得的成果[12]。诺贝尔物理学奖评委会赞言道,Glauber是能够回答蜡烛和激光到底有什么本质区别的人(难道奖励发现光相干性质跟量通有关?)。

       2012年诺贝尔物理学奖授予法国科学家塞尔日·阿罗什(Serge Haroche)与美国科学家大卫·维因兰德(David Wineland),获奖理由是发现测量和操控单个量子系统的突破性实验方法[9]

       2010年沃尔夫物理学奖授予约翰·克劳泽、阿兰·阿斯佩、安东·蔡林格以表彰他们对于基本物理概念和实验的贡献,特别是扩展贝尔不等式或量子纠缠概念墨子的引文是蔡林格网站自己的引申,里面额外添加很多量通方面的内容,根本不是沃尔夫奖真正的评价,不明白为什么墨子文引用这么不权威的介绍,沃尔夫奖的权威介绍参考引文[11]

       2013年沃尔夫物理学奖授予彼得·佐勒、胡安·伊格纳西奥·西拉克·萨斯图赖因以表彰他们对量子信息处理、量子光学、量子气体性质方面的研究[10]

前三个奖项毫无疑问跟量通不存在什么关系,量通采用光子偏振的形式,与量子纠缠也没有什么关系,不要生拉硬拽。第四个奖项看起来有量子信息处理的字样,难道跟量通有关系?其实仍然是没有任何关系的,感兴趣的参考文献[10]2013年沃尔夫物理奖获奖者简介,我这里简单描述一下:获奖者的贡献主要有两部分,第一个贡献是采用势阱离子的原理设计出来一个量子计算机模型;第二个贡献来自于气体玻色-爱因斯坦凝聚物的实现。

量子信息是个很宽泛的概念,量子计算机也包括在里面,不要一看到量子信息就联想到量通,其实更多时候指的是量子计算。量通真正原汁原味获得奖项的就只有2018年的沃尔夫奖,相关的评论我已经做过详细的分析[8]

 

4.  问: 你如何看待墨子沙龙那些支持量通的文献?

答: 如果国际上一直对量通持反对意见,那么中国量通专家就不可能在顶级科学杂志上发表那些与量通相关的论文,没有这些论文,中国量通也不可能得到政府大力支持。这些事情都是彼此相关,彼此促进的。

量通获得2018年沃尔夫奖就应该知道,找到一些支持量通的文献并不令人惊奇,找不到反而是不正常的。

如果你是有心人,认真读一下列举的量通文献就能够发现,其实这些文章的作者属于两种类型的人,一种是从业者,做这个行业的科学家当然不想砸自己的锅,一方面他们确实存在认识的局限性,不知道自己不知道,不排除另外一些人,知道存在问题,但是为了维护利益故意王顾左右而言他;另一种是从众者,他们并不知道量通是什么,但是他们被量通的安全承诺魅惑住了,认为这是个很好的有前途的技术发展方向。多数人其实属于后者。所列举的文献没有一篇是真正讨论技术的,很多只能归到新闻范畴,要想以此证明量通在原理和技术上的合理性,其实是想多了。

凡事有盾就该有矛,墨子列举的文献从来都是夸奖盾之牢固,没有任何地方在说矛之锐利,这肯定是极其偏颇的。不管多少人说天鹅都是白色的,但是只要找到一只黑天鹅,白天鹅理论就破灭了,这也是波普尔科学证伪主义的主张。对比看徐令予老师的文献,里面提到了一些破解量通密钥的实验,在具体的实验环节中,那些所谓密钥都已经被实际破解掉了,连带破掉的也是量通所谓绝对安全的神话。这类验证量子密钥防破解的实验,量通专家竟然从来不做,不太可能让人们对量通的安全承诺产生足够的尊重。

其实在我们反对量通的文章中,早就从多个原理和技术角度,对量通的不安全性做了很细致的分析,包括提出一些非常有效的破解方案,这些都是量通人士故意避而不谈的内容。事实上,量通所有的论文中,能够防范的攻击仅仅只有一个光子数分离攻击,你能想象一款自称绝对保证安全的杀病毒软件,其实只是专杀一种病毒的软件吗?难道对于保密信息的攻击手段只有一种?不用想就知道这里面有多荒唐。

量通只想着怎么发送密钥,延长发送距离,提高成码率,却不研究如何实际防范各种攻击,也故意不说所谓成码率的提高和传输距离的延长是以安全性急剧降低作为代价的,这种研究做派和选择性陈述是不平衡的。平衡看待徐老师提供的文献和量通提供的正反两方面文献,你自然能够得出更客观的结论。


 

墨子沙龙有关量子通信话题的问与答(二)

5.   量子通信与量子密钥分发是什么关系?

6.   怎样理解量子密钥分发的“无条件安全性”?

7.   量通宣传公钥加密方式RSA在量子计算机时代将能够被轻易破解,所以量子密钥是一个需要迫切发展的技术以防患于未然,如何看待这样的观点?

8.  虽然面对很多批评,但是量通认为只要在密钥分发环节上,量子手段优于传统密钥分发手段,就值得发展这个技术方向,如何看待这个观点?

墨子沙龙有关量子通信话题的问与答(三

9.   有人说量通的量子通道内,密钥信息是采用明文的方式发送的,如何理解这个说法?

10.  什么是QKD两通道模式?为什么采用两通道模式的任何量通方案都不可能提供更高的安全性?

11.  有争议说不可克隆原理并不适用于量通采用的BB84协议,能否做简单的解说?

12.  有些材料说量通的京沪实验工程采用了多光子的诱骗态技术,能说说这方面的内容吗?


墨子沙龙有关量子通信话题的问与答(四)

13.  可信中继技术是什么,安不安全?

14.  用了可信中继技术,那和传统的密钥分发方案比,还有好处吗?

15.  “京沪干线这种量子保密通信网络也需要路由器、交换机这些设备吗?

16.  继“京沪干线”之后,“武合干线”也贯通运行了,量通国家骨干网路建设开始加速进行,如何看待这些新干线的建设?

墨子沙龙有关量子通信话题的问与答(五)

17.  “墨子号”卫星如何进行量子密钥分发的?“墨子号”是否有益于密钥分发的安全性?

18.  “墨子号”卫星除了量子密钥分发,还做了其它方面的实验,请问如何评价那些工作?

19.  量通的支持者也认为,一个技术的发展需要有一个过程,会有一个不成熟阶段,所以应该大力支持量通继续完善其技术,尤其当我们技术上已经领先世界的时候,不要因为反对的声音而放弃前进的脚步,被欧美国家追上,怎么理解这个观点?

20.  量通问题那么多,为什么国内国外那么多专家都没有发现?

参考资料:

 

[1]. 墨子沙龙. 量子通信的问与答(上) 什么是量子通信.  2018-11-02.

https://mp.weixin.qq.com/s/dWn-g098ZZ6KeUeQx1mc7g

[2]. 墨子沙龙. 量子通信的问与答(中) 什么是量子通信.  2018-11-03.

https://mp.weixin.qq.com/s/GT9hmW1qooG7f35VSi5fGA.

[3]. 墨子沙龙. 量子通信的问与答(下) 什么是量子通信.  2018-11-04.

https://mp.weixin.qq.com/s/_J34VZIltGnSxca8zI6u0A.

[4]. 徐令予. 英美等国家如何评估量子通信工程化观察者网.  2018-10-31.

https://www.guancha.cn/XuLingyu/2018_10_31_477593.shtml

[5]. 量子大观. 定位广泛商用 全长609公里武合干线贯通量子国家骨干网. 2018-11-13.

https://mp.weixin.qq.com/s/UdUrQ6m7kSEOHLgdV88Dng

[6]. 国务院. 关于加强地方政府性债务管理的意见.  2014-09-21

http://www.screnhe.gov.cn/InfoSend/Detail.aspx?id=20180126182643-873980-00-000

[7]. 莎菲.戈德瓦瑟(2012年图灵奖获得者),潘建伟. 看顶尖科学家激辩:量子计算与密码学. 2018-10-31. 

https://m.thepaper.cn/newsDetail_forward_2582333

[8]. 李红雨. 沃尔夫奖的迷失. 科学网. 2018-10-08

http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=46717&do=blog&id=1139647

[9]. @九维空间Sturman. 解读2012年诺贝尔物理学奖.  2012-10-09

https://www.guokr.com/blog/356396/

http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=46717&do=blog&id=1139647

[10]. Prof. Peter Zoller winner of Wolf Prize in Physics-2013

http://www.wolffund.org.il/index.php?dir=site&page=winners&cs=737

[11]. John F. Clauser Winner of Wolf Prize in Physics - 2010

http://www.wolffund.org.il/index.php?dir=site&page=winners&cs=283

[12]. 2005年诺贝尔物理学奖解读.  2005-12-03

http://blog.sina.com.cn/s/blog_4440e332010000ov.html

[13]. Juan Yin,……. Satellite-Based Entanglement Distribution Over 1200 kilometers.  Science 2017-06-16

http://www.docin.com/p-1951266714.html

[14]. 徐令予. “熔断和幽灵有可能威胁量子通信干线的安全. 观察者网. 2018-01-31

https://www.guancha.cn/XuLingyu/2018_01_31_445230.shtml

[15]. 李红雨. 量子通信是安全的吗?(下) 科学网. 2016-3-23

http://blog.sciencenet.cn/blog-46717-964437.html

[16]. 周炳琨等. 激光原理(第六版). 国防工业出版社.  2009.1

[17]. 用噪声保密 我研究成果可使光通信抗劫持”. 中国科技网. 2018-05-21

http://www.stdaily.com/index/kejixinwen/2018-05/21/content_672370.shtml

[18]. 程小康. 美媒惊叹中国量子加密技术领先:专家警告美国若再等5年才投入,就晚了. 观察者网. 2018-12-05

https://www.guancha.cn/industry-science/2018_12_05_482211.shtml



http://blog.sciencenet.cn/blog-46717-1153985.html

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