在第一篇文中,本人说过将从以下四个方面来说说墨子号的事:
1.潘建伟发表了哪些论文?
2.墨子号完成了什么科研任务?
3.何谓单光子源和单光子检测?
4.何谓量子纠缠?
以下是前两篇的传送门:
墨子号量子卫星到底有没有取得科研成果,是不是骗人的?(一)(大鱼未推荐,关注本人可看到)墨子号量子卫星到底有没有取得科研成果,是不是骗人的?(二)第三篇咱们来说说“单光子源”。
《科学》对墨子号的报道
国内质疑量子卫星最厉害的是一位叫池昭新的,不可否认池先生是一位爱学习的人,一年来(从我在头条上了解到这个人开始算),他的质疑越来越完善,而且有些点确实是说到点子上了。
他认为潘建伟团队在造假,因为他认为:人类无能力抓控与稳定单光子。
而量子信息技术最基础的部分就是:单光子制备、操纵和测量。而且清晰可控的高密度“单光子源”阵列更是构建量子芯片器件和量子网络的关键!
然而,池先生把一件重要的事情搞错了,现在所谓的“单光子”并非是一个光子的意思,而是具有“单光子性”的一束光线。
何谓“单光子性”?
所谓单光子性就是在某个微小时间段内,去检测一束光线只能检测到一颗光子,说通俗一点就是光子发射出来的速度是均速的,而不是有时多有时少。
如下图所示,在τc这个时间段内,最上面的这束光中差不多只能检测到一个光子,中间这束光则有两个光子,最下面的那束光有三个。而将τc左右平移时,可以发现,最上面的那束光“单光子性”最好,因为它差不多都只能检测到一个光子,而下面的两束光,则有时多有时少。从分布上来看,一段时间内,检测到的光子数是符合泊松分布的。
用于量子通信的光子,要制造量子纠缠,除了具有“单光子性”之外,还得产生两束或两束以上完全相同的光线,这样某一时刻的光子才可能纠缠起来。这在量子力学中有个指标叫“全同性”。
1987年,美国罗切斯特大学的三位研究人员Chung-Ki Hong、Z.Y. Ou(区泽宇)和Leonard Mandel发现了一种双光子量子干涉效应,实现了两个单光子的“对话”(或者说纠缠)。这个过程的发生有一个至关重要的条件,就是两个光子一定要“全同”;也就是说,从量子力学原理上,两个光子要一模一样,根本不可能分得清谁是谁。
Hong-Ou-Mandel干涉效应原理图
当两个一模一样的光子分别从上、下方向射向一个半透半反的分束器,结果存在1、2、3、4四种可能。其中,2、3这两种情况在原理上都无法区别,而且相位相消,因而剩下1、4两种可能:要么都从上方走,要么都从下方走。
Hong-Ou-Mandel干涉效应进一步说明了“单光子性”的重要性——只有两个单光子输入分束器,该效应才存在。
对于“单光子源”来说,除了具备“单光子性”和“全同性”两个硬指标外,还必须具有好的“提取效率”,才可真正用于可扩展、实用化的量子信息技术。
提取效率是从谐振腔(可以简单说是单光子源)跑出来到达第一级透镜(也就是检测光子的接收设备)的光子数占产生光子数的比例。这个效率当然是越高越好。
目前“单光子源”有以下几种方案:
1.强衰减激光脉冲:使用平均光子数很小的相干态来充当单光子数态,在实际应用中使用半导激光器和准直衰减器来实现,可操作性强,在实验中很容易实现。
2.参量下转换单光子源:这个研究方向是产生成对的单光子源,典型的例子是自发参量下转换(PDC)。PDC过程是根据晶体X*X非线性效应将泵浦光转换为成对的光子。因此探测到一个光子可以暗示第二个光子的存在。但是这种双光子对的产生效率很低,在给定的某一模式中,大约需要1010个泵浦光子才能产生一个光子对。
3.量子点单光子源:量子点(Quantum Dot)是由分子束外延方法人工生长的纳米尺寸原子团簇。由于材料性质,电子在各方向上的运动都受到囚禁,所以量子限域效应显著,形成分立的能级。电子受到激发,在分立能级之间跃迁,就能发射需要的单光子。
4.纳米天线单光子源:基于SPP共振效应的纳米天线结构可以有效收集光能量,并将其限制在亚波长尺度,其巨大的局域场增强效应为纳米光子学提供了广阔的应用前景。
在过去二十年里,优良的单光子源是国际上许多小组努力的目标。2000-2001年,加州大学、剑桥大学和斯坦福大学等研究组实现了基于非共振激发量子点产生的单光子源。
2013年由潘建伟、陆朝阳小组首创量子点脉冲共振激发方法,实现了当时国际上品质最好的量子点单光子源,单光子性和全同性分别达到99.7%和97%。但美中不足的是,提取效率只有6%,主要就是由于量子点材料折射率、平面腔结构设计等各方面技术限制。
陆朝阳和潘建伟
2016年1月14日,潘建伟、陆朝阳研究小组在《物理评论快报》发表了一项成果,随后,美国物理学会的《物理》(Physics)网站以“全能的单光子源”为题刊发了推介文章,《自然》(Nature)杂志以“可实用化的单光子源”在其研究亮点栏目做了报道,英国物理学会《物理世界》(Physics World)和美国光学学会旗下的《光学与光子学新闻》(Optics & Photonics News)也做了长篇报道。这项成果是,潘建伟、陆朝阳团队通过高精度分子束外延生长与纳米刻蚀工艺结合,获得了低温下与量子点单光子频率共振的高品质因子光学谐振腔。
上图一根根“柱子”就是光学谐振微腔,由一层层的“镜面”构成。腔中的红点就是量子点,量子点受激产生光子。把腔中的红点放大了看,就是下图这个样子。
紫红色的部分就是利用高精度分子束外延生长技术制备的量子点。科研人员在纳米尺度上控制砷化镓和砷化铟,让它们长成图中的样子,就是为了巧妙设计量子点的尺度和形状,形成势能壁垒,将电子和空穴束缚其中,砷化镓和砷化铟原本都有各自的能带结构,在这样的势肼中,连续的能带变成了分立的能级,这就是受激辐射产生光子所需的二能级结构——电子吸收能量从基态跃迁至激发态,再通过受激辐射回到激发态,同时放出一个特定状态的光子。
最终的综合指标令人满意,单光子性、全同性和提取效率分别达到了99.1%、98.5%和66%!虽然提取效率达到了66%(理想的水平实际应该可以达到85-99%),但最终被探测器探测到的光子只有20~30%,也就是说,探测效率还需要进一步提高。
2017年,中国科学技术大学单分子科学团队董振超研究小组,通过发展与扫描隧道显微镜(STM)相结合的单光子检测技术和分子光电特性调控手段,首次清晰地展示了空间位置和形貌确定的单个分子在电激励下的单光子发射行为及其单光子源阵列。研究成果发表在《自然·通讯》上。
STM诱导单个分子电致发光的实验示意图
从单光子源的制备来看,发射端出来的光子都不是一个一个光子的,那接收检测端,更不可能每次只检测一个光子了,所以说,池先生完全没有搞懂量子信息技术中“单光子”的真正含义,而头条上好几个专业的科普作者也只简单的说可以用“势肼”制备“单光子”,如此专业的说法,吃瓜群众当然摸不着头脑了。
而真正的“单光子探测器”是存在的,只是现在它的用途不是用于量子信息技术中,而是用于单个光子探测和计数。 利用类似于人眼杆状细胞的光探测机理,美国西北大学和伊利诺斯州大学的研究小组已经开发出了红外单光子聚焦载流子增强传感器(FOCUS)。 该装置有望在生物光子学、医学影像、非破坏性材料检查、国土安全与监视、军事视觉与导航、量子成像以及加密系统等方面取得广泛应用。
当然,这是另话。
赶上好时代
这个池先生是高级间谍!想通过自己的专业知识套取我们的科研成果!如果我们解答了他的问题,那全世界都知道了,还有什秘密可言![呲牙笑]有本事你自己研究出来!我们就是不告诉你怎么解决了不可能的!
乧嘜惪屮呾丿铑孜歨惜兯 回复 11-02 18:56
这篇文看了不下4次小便有何居心?国家上层有那么多精英,不比你懂得少吧?。如果照你这样,什么都怀疑,在改改文章内容的话,是不是要国家把核武器数量核弹头位置也公布下呢?
红景天 回复 11-10 14:49
1池某求不懂
烈焰焚情
那怕自己一窍不通,国内先进了就说没卵用,国外先进了就跪舔。
熊与巧克力
他的意思是说你的实验数据要公开[得瑟]
罗华 回复 10-15 11:44
这些喷子算老几呀要公开
玻璃心 回复 10-22 15:14
国家高度机密不可能
用户gkpbgofgpn
想尽各种办法想弄懂保密通信的原理FBI 正在中国到处收集资料,我懂一点点也不反驳你气死你。
戴生
所谓的量子通讯卫星本质上就是激光通讯!冠上量子通讯无非就是想蹭上量子的热度让人很识别其虚伪性,这样即使是骗局也很难被证明。
CGD 回复 11-11 08:32
我不懂,所以我不妄议。但是,要否定别人,麻烦您拿出证据。而且不用跟我们废话,跟一群不懂的非专业人士废话,体现不了您的水平,去跟其他科学家对话,我们乐于见到科学在争论中进步,但我们不喜欢被人当傻子和枪。
泾渭之水 回复 11-12 09:14
如果你的相关言论成功发表在国际著名期刊上的话,你有可能成为超过爱因斯坦的伟大物理学家,可是你似乎把精力用错了地方。
珠子
注意!注意!这是网特发的文章,千万剧泄密,就是知道点什么也要胡说八道,气死网特
揭阳用户17xxxx766
这个作者有网特嫌疑
Hastyr
不不不,无论如何,墨子号两年来没有一点成效。小编你只是个普通人,不用拿别的东西糊弄人,好好赚你的钱吧,多发点你自己懂的理解的。
持悲 回复 11-03 15:14
国家做的任务不需要专门跟你汇报,你不想想,国家为什么要把自己的进度公布出来呢?告诉你们也没多大用啊,反而让美国日本西方看出端倪,希望你不要站在你的角度去考虑问题 谢谢,老老实实搬你的砖,挣你的钱就好了
持悲 回复 11-03 15:11
小编,你如果是被别人蛊惑,希望你尽快清醒,转变你的思维模式。你现在的行为已经涉嫌打听国之重器的秘密,已经开始危害国家安全了。希望你及时醒悟,否则,明早会有人给你送快递
Kirihara__
注意!钓鱼贴~~~
896723417
除了骗经费有毛用
梦之缘 回复 11-12 04:58
其实我也怀疑光的二相性!但是真没有证据!支持你!
戴生 回复 梦之缘 11-12 08:24
多谢你的支持!
火星用户66XXXX658
国人要有耐心,这样的实验成果不是一年两年就能出的,爱因斯坦的引力波不也用了100年才验证的吗
董辛子庚
华为已经开始研发量子芯片了,卫星比芯片大,所以厉害
宁波用户64xxxx435 回复 10-21 06:29
呵呵 喷子真是不要个脸
清风拂面
不要回答任何量子通信问题,直接封掉文章
广舟
我现在都在用量子手机了,你们居然还在讨论
越摇越远 回复 10-14 21:28
方舟子你藏在这里!你藏的好深呀
水手
池之流才是在借潘的光环出名的碴子
dqs5188
绝对是骗钱的!
中国普通公民
量子力学本来就是神学界的间谍,除了让你相信神的存在,别的一无是处...
梦清扬
量子通讯的本质是量子加密,也就是在现有无线电通讯的基础上 加入以量子为媒介的密码。来提高通讯的安全性,仅此而已。简单的说就是 无线电波为载体,通过量子技术加密。
熊孩子爱科技 回复 10-22 09:10
关于墨子号,我一共写了4篇文章,外加一篇量子反事实通信的,有兴趣的话可一起看下,大家一些疑问都写到了。
ugzxu
说这东西毛用的回到解放前去吧,手机电脑所有现代生活用品都别碰,看看你还有毛用
这个星期日你好嘛
所谓量子通讯只不过是皇帝的新装,会成为一个科学笑话。科研还是西方国家靠谱,有实事求是的精神。
孙悟空 回复 02-01 15:30
你指得是美国阿波罗登月吗。
林家肆少
现在的人怎么了,这么没耐心?作为一个实验项目要2,3出成果?难道不知道实验的成果就是日积月累的数据吗?我不是科学家,我喜欢军事足球,我深知发动机的困难,经历了大量烧钱和十几年时候,最近才有成品。而足球搞青训,也是投入大量的钱也要经过10几年才能出效果,反而这样改变人类的科技项目要几年出成绩?儿戏呢?就跟恒大最近投入金钱请教练办学校,才2年多一点,媒体就想出梅西,出C罗?输一场球,就各种损,这不行,那没用,浪费钱,骗钱项目。真的,中国人的心态跟不上中国的发展速度,人人都变得浮躁,恨不得今天投入明天结果,欲速则不达啊。
Hugh
膨胀了呀,我都敢点进这样的文章看
jy00355
[点赞][点赞][点赞]小编。这是你自己写的吗,牛逼,我只看懂了一半内容
熊孩子爱科技 回复 10-15 08:54
应该说主体内容是我自己写的,但是参考了很多资料,要不然我也有一定的学术水平了。
ying 回复 10-21 23:37
别回复了。潘已经走得太远了
南京用户26xxxx686
写的很好,潘团队厉害!
无&终点
我压根没看懂你讲些什么鬼
薪有千千劫
谁说没有成果,我们都出品量子水了
山林中人
门外汉就不要评论了。看得懂就看,看不懂就算。
沈阳用户39xxxx930
量子通信到底是用量子纠缠原理加密还是用其代替电磁波传递信息?能不能简单明了的说一句?
熊孩子爱科技 回复 10-22 09:10
关于墨子号,我一共写了4篇文章,外加一篇量子反事实通信的,有兴趣的话可一起看下,大家一些疑问都写到了。
tang敏
有点深奥
钦州用户62xxxx220
中国就是有这个技术,有本事来切取来偷啊,你这个死间谍外国鬼气死你。
持悲
你们这些人想要骗取国家秘密,公布数据就直说,何必拐弯抹角,反正我已经举报了给网警了,让网警来看你到底是不是香蕉人[得瑟][得瑟]
hj44552786435
科研来不及得急躁!
陈浩
美国的高科技都是看得见摸得着的,咱们的都是听说过,真没看见过。
一江春水
所谓的池先生,不懂不要装懂
╰つ笑☞’浮生若夢ら 回复 11-11 12:54
他是间谍,发钓鱼贴,抛假砖引路,反正他也不懂说的似是而非,套取机密。
长沙用户25xxxx591
不要喷小编 小编就是靠这个吃饭的 对吧小编?
邋里邋遢 回复 熊孩子爱科技 11-11 16:17
你说话的口气就像荒唐镜一样
熊孩子爱科技 回复 11-09 08:46
嗯嗯!量子力学不是我的本行,我其实是靠瞎编吃饭的。
小城落夜
我看得懂全是中文,隔行如隔山,专业写手,抄写多少篇资料,也可以研究出量子结果[点赞][点赞][点赞]
石家庄用户25xxxx596
这也是一种窃取技术的高明手法,激将法。
雾岛
我不懂我就初中毕业。我也不知道这些池先生和方舟子是不是物理专业专门研究量子的。我只知道人只能自己研究在这方面有所成果才能发表看法。不能因为自己是名人就发表自己不熟悉也没弄过的东西。这方面以方舟子近年来最为擅长了。其收钱办事的迹象已经只差自己承认了。
鉴坤
光子通信就光子通信,还量子
天涯沦落人
都从没说过量子纠结技术,只是量子加密技术
熊孩子爱科技 回复 10-22 09:10
关于墨子号,我一共写了4篇文章,外加一篇量子反事实通信的,有兴趣的话可一起看下,大家一些疑问都写到了。
南京用户06xxxx605
一句话,不管你怎么说我就是不告诉你
巴黎有约
莫名想到网上那个民间研究引力波上电视的家伙,虽然是前沿,但是自己都看不懂,未免有点哗众取宠!
daiyux
来看看有多少伪专家
雪松
墨子号有光射出吗?
姚高
应该是当搞文化自信时,需要某种科技成果,刚好它成了一种投机工具。
成都用户29xxxx922
我懵逼的进来懵逼的出去
窒息的时代窒息的世界
主人公都认为世界不曾存在,你说不是骗子还能是什么
咸阳用户67xxxx786
要容忍反对意见,否则很可怕。到反对意见最好能以理服人,不能以势压人,更不能诋毁人格。
饼干
是不是骗人的,我们不会说。我们都看过星球大战,也晓得那一套。你爱怎么想就怎么想吧。[吐舌头咯][吐舌头咯][吐舌头咯][吐舌头咯]
静待佳音
小便和老屎两人想出名,蹭量子的热度。
脚踏实地
现在的“量子通讯”本质上是“量子加密通讯”。实验是物理学的最终判据,拭目以待。如果你的物理理念没有实验支持说的再漂亮,其结果是连屎都不是。
沈国森
有点深奥,不懂
天才小熊猫
我是科盲,谁能给我普及一下研究量子,对人类有什么现实意义
宇级飞鹰
不怪天不怪地,只能怪中国 现状造成的,假的事情太多了,不假也变成假的了,这能怨谁来着。
茶客坊
我们的量子通信卫星发射出去了,别人破解不了我们就成功了,管他什么伪科学不伪科学的!不懂的别瞎逼逼
╰つ笑☞’浮生若夢ら
间谍发这个想套取机密。
戴生
基本上可以肯定是造假!因为光的本质就是电磁波!根本就没有粒子的特性,更谈不上存在量子纠缠!现在的所谓光子纠缠本质上就是偏振光的相互交织。本人已经用偏振光做光电效应实验证明光的本质属性只有一个就是电磁波!
独往独来
好!这样很好,理不辩不明!应关起门让双方探讨!注意保密!