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[专家专论] 梅晓春教授评量子计算机等之殇(1)

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发表于 2019-3-29 16:35:33 | 显示全部楼层 |阅读模式

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梅晓春教授评量子计算机等之殇(1)
(摘录《量子计算机是当代永动机》等)
梅晓春( 福州原创物理研究所所长)
编者按:梅晓春教授,目前是福州原创物理研究所所长;办有《原创物理研究论文网》。他有在福建师大物理系和北大物理系等高校游学多年的经历,和长期从事物理学基础问题研究的能力。但他涉及的量子力学、粒子物理学、非线性物理学、热力学与统计物理学、时空引力理论与宇宙论等学科,以及在国内外刊物上发表多篇基础物理学的论文的整个研究活动,大部分是以挑战西方科学界主流认知,到国内前沿基础科学王贻芳、潘建伟等院士“跟跑”、“并跑”和“领跑”的实践工作,为其显著特点的----这种与国际科学界主流走过1869年门捷列夫研究的元素周期表150周年的实践,和走过1919年卡鲁扎研究的五维及后弦物理100周年的实践,不是走到尽头,而是与时俱进,都已一齐走进了拓扑物理学量子色动化学-超弦理论人工智能“量霸”的广阔天地不同。从2018年-2019年以来他寄来不少写的文章,学习之余,感到梅晓春现象不是孤立的,则摘录编辑如下。

(摘录《梅晓春:上海交大实验戳穿潘建伟量子通讯神话》(2019年3月28日mxc001@163.com电子邮寄)编辑)
原创物理研究(梅晓春教授)看《今日头条》网头条悟空问答热帖题主揭真相,跟帖评论近千条,从中看出,大部分人对量子通讯实际上缺乏正确的理解;许多人不遗余力地对量子通讯进行辩护。但他们实际上即不懂量子力学,也不懂保密通讯,却对本题主的问题义愤填膺,认为题主是个标题党,试图抹黑中国的高科技创新。他们根本不敢相信,潘建伟的量子通讯实际上中国科技界有史以来最大的骗局。近十几年来潘建伟的量子通讯实验和工程一直受到媒体舆论追捧,潘建伟也成了家喻户晓的明星科学家。这种盲目的追捧实际上掩盖了科学真相,误导了国家科学研究方向和产业布局,危害极大。鉴于此,题主觉得需要进行一次全面的科普,揭露量子通讯的伪科学本质。量子通讯骗局的盖子在科学界内部实际上已经逐渐地被揭开,但科学界外部的非专业人士却仍然一无所知。
这些年来,潘建伟一直在不遗余力地发表盛世危言,说在未来的量子计算机面前,现有通讯密码体系不堪一击。由此来吓唬政府科学管理部门、大众和媒体,使大家相信只有量子通讯才能避免量子计算机的攻击,保证信息安全。必须马上将传统的,以大数分解困难度为基础的SRA秘钥系统进行升级,以应不测。量子通讯就是在这种前提下,被提交到科学议程上来的。请诸位注意,潘建伟说的是,量子通讯具有绝对的安全性,完全不可破解。其物理学基础是量子力学的“量子态不可克隆定理”,该原理保证量子秘钥不可被复制盗取。如果量子通讯秘钥可以被破解,就根本没有必要做这件事。因为现有的通讯秘钥系统已经足够地安全,而且比量子秘钥系统要高效的多。如果量子通讯没有绝对的安全,它就沦落为一般的低级保密通讯手段,变成毫无意义的高耗低效工程。
以金贤敏教授为首的上海交大实验组的实验,证明量子通讯秘钥系统不但可以破译,而且可以比较容易地破译,戳穿了潘建伟量子通讯不可破解的神话。交大实验证明,在秘钥发送方不终止量子密钥分发的情况下,可以获得量子加密信息,最终有60%的概率获得全部加密信息。量子通讯立马跌下神坛,变成一个远不如RAS秘钥系统的垃圾工程。这不是一个如何进行修补的问题,而是根本无法修补的问题。因为不论怎么修补,都不能保证量子通讯具有绝对的安全性。
关于传统的秘钥系统具有足够的安全性,量子通讯学家完全是杞人忧天的问题,读者可到中国科学院的科学网博客,查看北京邮电大学信息工程学院院长、密码专家杨义先教授,上海大学数学系密码专家曹正军教授,河北通讯网信息传输与分发技术重点实验室专家李雨红,加州大学洛杉矶分校物理系研究员徐令予等人发表专业性的文章。关于潘建伟等人对量子通讯无底线的吹嘘,密码专家杨义先教授在科学网博客有一篇题为《量子的安全笑话》的文章,对量子秘钥是否绝对安全,量子通讯是否可以取代现有的激光光纤通讯的问题,做了详细的说明。
上海交大实验组的文章是英文,被媒体从美国一个预印本库挖出曝光后,使潘建伟的量子通讯处于极其尴尬的处境。实验组负责人金贤敏教授是潘建伟的学生,原来只不过想发表一篇文章,谈谈他们的工作。想不到捅了大漏子,大水冲了龙王庙,揭了自家人的底牌,导致家丑外扬。于是就赶快发声明,说他们做的不是否定量子通讯,而是为了完善量子通讯。金贤敏的说辞苍白无力,实属画蛇添足,欲盖弥彰,却适得其反。如果量子通讯不是天生绝对安全,在原则上可以被攻破,再修补也没有用。所谓道高一尺,魔高一丈。今后还有更多的攻击,花样翻新,没完没了的攻击。量子通讯就变得千疮百孔,穷以应付,还有什么绝对的安全?事实上,量子通讯的绝对安全性是天方夜谭,根本不存在。关于这个问题,曹正军教授在财新网也发表了题为《量子通讯是否本末倒置?》的文章。
请各位注意,曹正军说的是,采用物理技术手段的密码体系是方向性的错误,因为它是不可靠的,易破解的。建立在数学难题基础上的秘钥系统才是相对可靠的,因为其背后有不可质疑的逻辑体系在支撑,其安全性是可以预知的,能够评估的。量子通讯采用光的偏振来进行秘钥编码,依靠的是物理手段。然而众所周知,光的偏振是很容易测量的,其安全性是没有保障的。对于这个问题,河北通讯专家李雨红在科学网博客文章《墨子沙龙有关量子通信话题的问与答(二)》中有相同的说法。
量子密钥信息采用单光子的四个偏振方向,分别代表两组(0,1)量子信息,这些光子的偏振方向一旦被监测到,意味着密钥的信息被窃取,监测这些光子的偏振方向技术上没有什么障碍,所以从这点来说,量子通道的密钥信息是采用明文裸奔发送的,监听者需要的只是能够检测至少4个光子偏振方向的技术。事实上早在几年前,李红雨和李维纲就分别在网上公布了破解BB84协议的方法。这两个方法都非常简单,所用到的就是几个分光器,几个步骤就可以把发送方发送的光子的偏振态测量清楚。上海交大实验采用其他方法,得到的结果是异曲同工的。
2016年10月在英国情报部门所属国家网络安全中心发布的白皮书中,也建议撤销量子密钥分发技术的发展。文中说,量子秘钥本质上是一种纯粹的硬件方案,而硬件的获得和维护都相对昂贵。与传统密码使用的软件方案完全不同,硬件在升级或发现漏洞时无法作远程修补以降低维护成本。文章还说,量子秘钥技术不能取代传统公钥密码的灵活有效的认证机制。物联网、大数据应用、社交媒体和云服务,这些新技术对通信安全提出了更多更新的要求,对这一系列新的挑战,量子秘钥更是无能为力。
文章的结论是:不支持在任何政府或军事用途中釆用量子秘钥方案,建议在商业应用中不要用量子秘钥替换任何现有的公钥解决方案。采用数学逻辑方法的RSA非对称秘钥,要破解则是非常困难的。事实上针对所谓的未来可能的量子计算机攻击,通过数学逻辑方法,目前已经发展出一系列更新、更复杂、保密程度更好的后量子时代秘钥体系,如AES-512、AES-1024等等。因此量子通讯BB84系统纯属多余,根本没有优势。
在新一代通讯保密技术研究中,中国南京航天航空大学的苏盛辉教授做出了杰出贡献。苏盛辉经过20年的努力,提出MPP 、ASPP和 TLP三个新计算难题,在此基础上建立JUOAN 1 2量子安全非对称密码体制。这是一个比现有传统算法高一个等级的新秘钥体系,即使有量子计算机也无法破解。它是中国人独立自主提出的,具有世界领先水平的研究成果。为什么科学管理机构不进行推广,非要绕着潘建伟团团转,钻进量子通讯的死胡同呢?这其中涉及到现有科学评价体系存在缺陷的问题,量子通讯的立项过程就是一个典型。传统的信息安全专家基本被排除在外,相关科学管理机构找到一些对传统通讯并不了解的量子力学专家,和对量子力学半通不通的所谓量子通讯专家,进行草草论证后,就立项开工,完全没有科学性。
正如李红雨的评论所言:量子通讯只是量子实验专家在唱独角戏,信息领域安全专家和通讯领域专家全无参与,绝对是KTV模式。用实验室的模式直接铺开做大工程项目,只能说国家钱多得没地方花了。除了这些本质上的缺陷,量子通讯在技术实施细节上也是漏洞百出,举例说明如下:量子通讯传送的实际上是秘钥,即给信息加锁和解锁的钥匙,而不是传送经过加密的信息。原因在于现代通讯的信息量非常大,由于采用极弱的光源(单光子),量子通讯的效率非常低,根本不能适应大容量通讯的需要。量子秘钥的传送与大容量的数据传输是分开进行的,有两种方式传送方式。一是与传统光纤并行铺设一条独立的光纤传送,二是通过卫星远距离传送。大容量明文的加密仍然用传统方法完成的,并且通过传统的光纤传输。把这种通讯说成量子通讯名不符其实,是混肴概念。所谓的量子秘钥的本身仍然是一种传统的秘钥形式,即随机码。
量子通讯只不过是用所谓的单光子来传送秘钥,窃密者可以不予理睬。黑客只要在加密文件传送时,直接破译密文即可,这个过程与所谓的量子保密无关。如果窃听者对秘钥的传送进行窃听,将窃听到的信息进行复制并按原线路送回,就有可能不会被发现。量子通讯理论认为,由于存在所谓的“量子态不可克隆定理”,量子信息不可复制,窃听者就无法将窃听到的信息进行复制并送回。窃听者就一定会被发现,信息传输方可以立即中断传输以防进一步的泄密。因此所谓的量子通讯绝对保密只能理解为“秘钥的窃听者一定会被发现”。
单个光子在光纤中运动会很快被吸收,平均距离不超过十几公里。因此量子秘钥传输过程每次发射的就不可能是单个光子,而是百来个光子。同时不得不在沿途设立许多中继站,每两个中继站的距离是一百公里,百来个光子运动一百公里后大约只剩几个。中继站接收到这几个光子,对传送的密文进行重新解密和加密,再发送到下一个中继站。在中继站的解译转化过程中如果有人窃取秘钥,则是无法发现的。因此每个中继站都得派人严守,或安装监控设备。如果看守人被收买,或监控设备失灵,量子秘钥完全可以被泄露而不为传送者所知。由于在这个环节上没有绝对的保密性,通过地面光纤传输的量子通讯方法的绝对保密性实际上不存在。
通过卫星来传输量子秘钥,就是为了解决这个问题。但由于使用的是单光子或弱光源,卫星传输方法受到极大的限制。白天太阳当空,秘钥编码光源比背景光弱得多,实际上难以观察,只能在夜晚通讯。而大气环流的扰动,云彩遮盖,空气中尘埃、水汽、微粒分子的散射等等,都会对单光子秘钥的传输造成严重的影响。由于低轨道卫星在地球表面是一掠而过的,能够进行通讯的时间只有几分钟,就需要发射大量卫星才能形成网络。如果仍然采用单光子编码,这样的通讯网络仍然是不可能的,根本无法实际应用。即便如此,从各个卫星通信站到各个用户之间仍然需要光纤来联通,仍然不能保证秘钥不被窃取。事实上,量子秘钥分发只能在已知的用户之间进行操作,不能在互联网上进行非点对点的操作。因为这要求发送和接收两端同时拥有专用的量子通道和发送接收设备,还不允许中间有任何中继器、交换机、路由器,现实中不可能有这样的用户。考虑到这些条件限制,量子卫星通讯根本没有实用价值。
早在十多年前,潘建伟把“量子隐形态传输理论”从欧洲引进中国时,北京大学物理学院教授王国文和福州原创物理研究所所长梅晓春等人,就对这种近乎巫术的东西提出严厉的批评。王国文在科学网博客中发表了大量文章,对潘建伟研究工作的错误性和虚假性做了非常深刻的揭露和批判。梅晓春则在互联网发表了许多篇文章,证明“量子隐形态传输”理论,违背量子力学的微观粒子波函数全同对称性原理,是根本站不住脚的。2018年3月20日梅晓春与北方工业大学自动化系李小坚教授,和美国Cognitech计算技术研究所首席科学家俞平博士,在中国科技新闻网学者智库栏目发表了两篇文章:《量子态不可克隆定理不成立的证明----量子通讯无条件保密的物理学基础不存在》、《量子通讯的绝对保密性不存在》。
潘建伟的京沪、武合量子通讯工程是一个劳民伤财的垃圾工程,根本没有必要做;“墨子号量子通讯卫星”则是一个笑话。之所以说潘建伟的量子通讯是一个骗局,一个是技术层面的,另一个是潘建伟言行层面的。潘建伟一直吹嘘有绝对的保密性,才能骗取到国家大量的科研经费。所谓的“量子态不可克隆原理”,指的是非正交量子态不可克隆。一个量子态本身及其正交态仍然是可以克隆的,在这种意义上,根本不存在所谓的“量子态不可克隆原理”。
事实上,激光就是对一个光子态自身的克隆,谁说量子态不能克隆。量子通讯所谓的绝对保密性就是建立在这种谎言的基础上,在秘钥发送和接受过程中,使用的都是可以克隆的光子及其正交态。即使“量子态不可克隆原理”正确,也根本不起作用。量子通讯需要中继站,将密钥和密文重新进行解密和再加密,在这是一个信息暴露和裸奔的过程。因此量子通讯不是降低了泄密的风险,而是提高了泄密的风险。网络信息安全需要了解三个概念:信源(发送端),信道(通讯线路),信宿(接受端)。无论是传统信息加密还是量子通讯的加密,都是只保护信道,不保护信源和信宿,因为在信息的收发两端,信息是必然存在明文暴露阶段的。
传统的信息加密传送,信道包括光纤、中继器、路由器、交换机、防火墙等,信号在这些地方都是以密文方式传送,不会泄密。但是量子通讯的中继器其实已经不是信道的一部分,而是变成了信源、信宿的结合。原本普通京沪光缆之间就是一个完整的信道,加密信息不怕被窃密。但是量子通讯将这2000多公里的信道切成30多段,每段的中继器节点都是信源和信宿,这相当于在原本不存在安全问题的系统中,生生插入30多个安全隐患,这些节点没有任何安全协议来保护,只能靠运气来保佑密钥不会失窃。破解密文容易,还是用黑客手段攻破计算机防护容易,这是不言而喻的。可笑的是,潘建伟研究组的主要成员之一,科大物理系教授陆朝阳却说:利用传统的通信方式,窃听者可以在光纤线路上每一点拦截数据流。政府难以探测到线上的拦截点的位置。量子加密技术可以将京沪沿线1200英里的可能被攻击的点减少到了几十个。
量子秘钥必须采用单光子,多光子容易被劫持而不被发现,是不安全的。然而,由于单个光子在光纤中最多不超过十公里就被吸收,量子通讯工程发送的实际上是多光子形式的弱激光,不是真正的单光子量子通讯了。为了解决中继站可能失密的问题,潘建伟弄出个量子卫星。考虑到阳光的影响和大气环流、云彩、空气中尘埃、分子的散射,为了解决光子秘钥传输的稳定性,量子卫星通讯实际上只能采用强激光束。试问,在阳光普照的大白天,从几百公里远的卫星上发射一个光子,地面能接收到吗?量子卫星通讯更是一个彻头彻尾的骗局----如果用强激光束,就与传统的激光通讯没有差别。现有的激光卫星通讯已经非常成熟,还要量子通讯这种半拉子的东西干什么----采用强激光束编制密钥,就不是量子密钥。
量子通讯秘钥分发只需要分光器,通过它来改变光的偏振,用偏振态来编码和信息。这些都是经典光学的东西,采用经典电磁理论就能描述。所谓的量子通讯实际上是建立在经典光学基础上,采用弱光源激光进行的光纤通讯,与量子力学完全无关。如果按照真正的量子理论,光子要用量子化的量子场论来描述,而不是经典电磁场理论。把这种用经典光学理论描述的过程硬说成是量子通讯,就是欺骗。潘建伟本人对量子力学半通不通,经常有意无意地闹笑话,给这个量子通讯骗局增添不少笑点。比如潘建伟经常说量子力学可以隐形态传输杯子,眼镜等等。在2017金华发展大会发展论坛上,潘建伟甚至说按照量子力学,他本人可以从金华瞬间被传输到北京。中央电视台面对面节目主持人董倩忍无可忍,打断他说:“您再说就是李洪志了,我都听不懂了!”。引起听众哄堂大笑,有人拼命鼓掌。
潘建伟到底是真傻还是假装不知道,量子力学只描述微观粒子,不能描述宏观物体。潘建伟的人体隐形态传送,来自BBC的一个科学频道节目,主持人让一个人进入一个小隔间,一按开关,人体就变成一堆细小颗粒,瞬间消失。而在另外一个房间里,同时出现一堆颗粒,并马上被组合原来的人。潘建伟于是就全盘照搬,唯一的创新就是用他自己来做模特。然而按照量子力学,微观粒子有全同对称性,即两个相同的微观粒子是不可区分的----(这和前面梅晓春说量子态是可以克隆的,看来双方都是“骗子”不分)----可以说A粒子在a处,B粒子在b处;也可以说A粒子在b处,B粒子在a处。 量子力学只有用这种方法做统计计算,结果才是正确的。
所谓的量子纠缠态,本质上就是微观粒子波函数的全同对称性。潘建伟整天挂在嘴上的量子态鬼魅纠缠,实际上是对全同对称性的误解。它根本不可能用来描述人体这样的东西,因为世界上没有两个完全相同的人,全同对称性原理不可用。潘建伟却总在这种非常低级的水平上屡屡犯错,王国文和梅晓春屡屡对他进行教育,他就是听不懂,真可谓孺子不可教。潘建伟爱吹牛放大炮,为了凸显量子计算机对传统通讯的威胁,让政府为他多掏钱,快掏钱,潘建伟多次声称量子霸权即将到来。2017年5月潘建伟对媒体声称,他和陆朝阳等人已经研究成功光量子计算机,使计算速度以指数量级地提升,比人类历史上第一台电子管计算机和第一台晶体管计算机的运行速度快10倍至100倍。然而实际情况是,潘建伟的这台所谓的量子计算机不但没有加速计算功能,而且是根本没有计算功能。
它只是一个取样器,用来做数据搜索和取样的。也就是说这台机器连1加1等于2也不能计算,更不要说用量子算法做并行计算。然而,潘建伟等却通过媒体大肆宣扬他们的创新成果,搞得全世界都以为他们做出惊天动地的丰功伟绩。2018年10月陆朝阳在上海浦东创新论坛上继续忽悠说,他们能在2 ~ 3年内实现量子霸权,碾压当今世界上所有的巨型电子计算机。2 ~ 3年的时间很快就会过去,让我们相见2021年,看看陆朝阳的大话如何兑现吧。
量子计算机的基本原理建立在量子力学哥本哈根学派解释的基础上,这种解释违背事物的基本逻辑,是非常荒谬的(梅晓春的此观点,与文革前的“以苏解马”教育相似)。因此量子计算机类似与永动机,是根本造不出来的。目前世界上所有自称建成的量子计算机,都不是真正的量子计算机。它们或是利用传统计算机模拟量子算法,或是用单个原子模拟经典电子元件做计算,都不具有指数加速功能。关于这方面问题的论证,可见梅晓春新浪博客文章《量子计算机之海市蜃楼》、《量子计算机与当代永动机》。潘建伟被许多人看成是骗子,主要原因是他总是以批评意见没有发表在世界权威杂志为理由,置之不理----(按梅晓春的逻辑,在世界权威杂志发表论文的才是骗子,看来像在福建师大物理系和北大物理系等高校游学多年经历的梅晓春这类人,才是中国现代高等教育科学文化的脊梁吗?)
学术批评文章,发表在中国国家机构认可的正规网站上都不算数?这就如有人在网上揭露一个骗子,难道能说不算数,非要将文章发表到正规刊物上吗?在这个连美国总统都在推特上发布行政命令的年代,潘建伟的做法简直就是在与整个文明世界对抗。
俄国数学家佩雷尔曼证明庞加莱猜想的文章,就是发表在互联网的一个预印本库中,没有发表在经过同行评审的正规数学杂志上----(梅晓春这类揭露在世界权威杂志发表论文的人才是骗子的文章,同样能发表在佩雷尔曼证明庞加莱猜想文章发表的那个互联网的预印本库中吗?梅晓春这类发表的“正规网站”,能和佩雷尔曼发表的那个互联网的预印本库网站相比吗?)潘建伟之所以这种做,表明他心虚,他实际上知道自己是错的----他和某些为他站台的吹鼓手提出,批评文章必须发表在诸如英国《自然》,美国《科学》等杂志上,试图用这种高门槛,来挡住汹汹如潮的批评,继续糊弄国家科学管理机构,为他背书、买单。同时利用自己是国外某些大牌杂志编委的方便,一方面压制批评文章的发表,一方面又不断发表文章,刷新存在感,挟洋自重,继续忽悠中国的老百姓----(按梅晓春的逻辑,在世界权威杂志发表论文的才是骗子。从我国的国家科学管理机构,到支持潘建伟等院士“跟跑”、“并跑”和“领跑”实践“量霸”工作的新时代的党中央,都被骗了?)潘建伟的所有的这一切作为,在其背后存在巨大的商业化和资本市场的利益链----(他们都腐败了吗)?
关于这个问题,笔者只谈潘建伟,已经从量子通讯工程的资本市场中大量牟利----潘建伟拥有量子通讯上市公司科大国顿的大量股票。在投资者还没有收回投资时,潘建伟于2016年12月就从股市套现3.51亿元。潘建伟的太太,也从量子通讯上市公司套现4000多万。潘建伟手下的人,还涉及侵吞国有资产3234万元。潘建伟还牵扯进一场官司,目前正等待法院判决。(见网络文章:“锤杀”量子通信科学家背后:一场披着道德外衣的利益纷争 ;“量子之父”遭威胁:九州量子前董事长被公诉抖出前仇旧恨)。文章到此,就不必再多言。笔者再次提醒国家科学管理机构,不应当继续为潘建伟等提供资金,让这类科技骗子继续编织皇帝新衣,祸国殃民。
对于支持潘建伟做假科学,给国家造成重大经济损失,至今仍然不想改变的国家科学机关管理人员,应当启动追责机制。也劝告那些为潘建伟辩护的人,这个世界太复杂,少为科技骗子捧场呐喊。
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