就我国发射“量子通信卫星墨子号”有感

宇宙研究网  吴东敏

近几年来，“量子通信”颇受关注。如果对量子通信的可行性与实用性在理论上和地面实验上还一片茫然的情况下就盲目地向天空发射量子通信实验卫星，势必造成巨大的资源浪费。

一，     关于量子通信的可行性问题

量子通信的基本问题是如何把信号（如：视频信号，音频信号，数据，多媒体信号）或经数字化后的信号调制到量子中去或者你们认为的量子态或量子比特中去进行发送，还有传输，接收，解码等许多具体操作问题。大家认为潘建伟和郭光灿两位院士非常有必要向国人详细解答。如果不谈上述这些问题，你们可能会被认为是一种学术忽悠或者欺诈。

以人们熟知的电视信号传输为例：电视信号包括7种信号（亮度信号，色度信号，行同步信号，场同步信号，色同步信号，行消隐信号，场消隐信号）首先进行编码，我国采用逐行倒相正交平衡调幅制，即PAL制，对射频载波进行调幅，然后与伴音调频信号一起输入到天线或有线电缆中去。音频视频信号对高频载波（微波，无线电波，红外光波，可见光波）进行调制，通常的调制方法有调频，调幅，调相三种，已经能够顺利地实现完成。在接收端经选频，放大，检波，解调，解码等程序实现音频视频信号的还原。

“波”可以实现连续信号的传输，在理论上可行，在实践上成功。现行的主要三种通信技术手段有：无线电通信，微波通信（卫星微波通信，手机通信），光纤通信都属于载波通信或称“波”通信。

量子作为不连续的分立粒子，容纳，接受连续的音视频数据信号的调制是一件不容易的事情。对于量子这个“妖精”的本来面目，前辈科学家普朗克，波尔，德布罗意，薛定谔，海森堡，狄拉克等权威人士始终没有认识清楚，请问两位院士你们认清了吗？量子的波粒二象性只是量子现象的表观特征，所有的量子理论仍在探索，验证之中。贝尔不等式不能说明什么问题，诸如此类理论来说明某些问题，证明某些问题都是苍白无力的，它仅仅供作思维问题上的参考而已。在量子的本来面目不清楚的前提下谈量子通信的信号调制，解调，解码问题为时太早。如果量子通信不成功，其趋势必然要搞偷梁换柱，移花接木，暗度陈仓，仍然回到“波”的通信中来，否则无法向国人交代。

二，     激光光纤通信

1960年，美国科学家梅曼发明了世界第一台激光器——红宝石固体激光器以来，激光器的类型和应用飞速发展。

在激光通信应用方面的科研有：激光光纤通信和激光大气通信（或称激光空间通信）。

激光光纤通信与电通信方式比较，有频带宽，容量大，信号传输质量高，抗电磁干扰，保密性强等许多优点，已经成为现代主要的通信手段之一。光纤通信的载波通常选在近红外波段，其波动性明显，粒子性较弱。在激光光源的输出端虽然掺有红外光量子，但在光路转弯半径较小处，光量子会从光导纤维的表层逃逸出来，因为光量子爱走直线。因此，光纤只能输送光波（光纤的全反射）而不是光量子。所以，激光光纤通信是光波通信而不是量子通信。

我认为由潘院士主导的北京至上海千余公里长程的光纤量子通信干线是不能实现量子通信的。理由如下：

为了提高光源的量子效应。1，选用绿色或蓝紫色激光；2光纤外表镀金属反射膜以防量子泄漏；3光纤或光缆直线布设。

但是，仍然有不可逾越的难题无法克服：

光量子穿越光导纤维的长度或深度十分有限，可能只有数百米光量子就被吸收殆尽了。总不能每百米就建设一个中继站吧！光在液态透光媒质水中的光速约为22万公里/秒，穿透深度在300米左右，可以从蛟龙号潜水器多次在马里亚纳海沟深潜观测实验中证实，海面下300米已是一片漆黑。光在固态透光媒质玻璃纤维中的光速约为20万公里/秒，穿透深度估计不会超过300米。如果只有300米的通信距离，即使可能实现量子通信，其实用性几乎没有多大意义。北京至上海的通信干线得建3000多个中继站呀！

由此看来，北京上海光纤通信干线只能是普通的激光光波通信，而不可能是量子通信。由于光纤中的光速只有20万公里/秒，北京至上海信号延时约5毫秒左右，要比两地之间的电通信还慢一些。但两地至赤道上空36000公里高度的同步卫星传送信号，往返加纬度距离在90000公里以上，比较距离增大90倍，信号延时约300毫秒。两地的光纤通信时间比同步卫星的通信时间缩短60倍，可不要误认为是超光速60倍，其实是距离缩短的缘故。光纤通信需要在每50到数百公里距离范围建立一个中继站。

三，     激光大气通信（空间通信和激光卫星通信）

大气对光的吸收和散射作用较强，早晨和晚边的太阳发红说明厚厚的大气吸收和散射了除红光以外的可见光。大气对红光和红外光的吸收很少。因此，激光大气通信采用红外波段的几个窗口为好。近红外波段800-1300纳米，1500-1900纳米为优选，中红外波段太赫兹波段8000-14000纳米，一般不采用，已经偏离激光通信范围。

近红外窗口基本上满足全天候激光通信的要求，是量子通信卫星选用的波段。

激光大气卫星通信要实现两地通信的同步接受跟踪难度较大，尤其是多地多用户的通信更是难上加难。高轨道的地球同步卫星离地太远；低轨道通信卫星离地约800公里，须建立许多个卫星构成的全球激光通信网络，激光束的方向性很强，只为少数用户服务，维护成本很大，在经济上很不划算，因此，实用性价值不高。而卫星的微波通信实现地面空间全覆盖，可容纳不计其数的（手机）用户同时使用。卫星微波通信是个好的方法，前景广大，应不断开发。而红外激光大气卫星通信则前途渺茫，人们应该抛弃这个研究项目。而我国发射的量子通信卫星更是荒唐，别说是量子通信不能实现，即使是实现了也无实用价值。真不应该把钱拿去做无价值的试验。

量子通信是个死胡同，自激光器发明以来的50多年中，无法统计有多少批次的科学家已经从这个死胡同里走进去又走出来。在科技发达的西方国家里，不乏智商低落的科学家，他们相信非局域性量子纠缠的超距作用，那是伟大的“神”的力量。这些洋垃圾传播到中国的时候，每位有头脑的科技工作者，科技爱好者应有独立思考的精神，不随波逐流。历史将会检验一切。