眾所周知,地球到月球的距離為38.4萬公里,是潘建偉團隊做實驗的1200公里的320倍,這個精度,即光源處每320個直線方向的單光子能在1200公里遠處發現(分辨出)一個單光子,而實際上,劃一根火柴所發出的單光子在單一方向發射數量遠遠超過320個,是數以億計的單光子,那麼,就意味著在地球上捕捉到月球上劃一根火柴的亮度所接收到的,是數以億萬計的單光子。所以,聽上去很高大上的精度,仔細算一下,其實是遠遠滿足不了捕捉單光子的精度的。
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1 # 刁博
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2 # 蘭天1969飛碟製造專家
是科學性的提問。
首先是否真能看見月球上火柴的亮光,及接收微弱的火柴光子訊號,然後再談比例,看不清火柴的亮光,怎麼比例,比例值都不存在。這裡有一個概念必須澄清,看到火柴亮光和接收火柴光子是不同的概念,不能混為一談,誤導別人。
旅行者1號已到達了離地球21億公里外,上面發射訊號的功率23瓦,相當於23瓦的檯燈光亮。問題來了,在地表空間0.001瓦的功率能傳多遠?23瓦功率是否傳了210億公里?旅行者1號是否飛了21億公里?必須依據實驗資料說話。0.001瓦功率能傳多遠距離,持續能發射多少光子,也要有資料才能解開旅行者1號在21億公里外傳回資訊沒有。憑經驗,一個光子的傳播距離是可以計算的,透過空間物質的密度可以計算出,傳播距離與空間物質密度成反比,在軌跡上碰到一個粒子,光子就被吸收了,但後面的光子可以繼續前行,一個光子的反射是不存在的。在21億公里的軌跡上能碰到多少光子數,但是多少可以計算出一個大概,再加上旅行者1號持續發射了多少光子,就可知道有沒有訊號傳到地球表面被接收。這方面需要資料支援,需要地球與旅行者1號之間的資料,才能計算出結果。
題主問出這樣的問題,想必是受一些風氣影響認為潘建偉團隊的量子通訊是騙局。潘建偉團隊的成果可是發在《自然》《科學》《物理評論快報》等頂級期刊上,有全世界最頂級的科學家審稿把關。你想質疑潘建偉,完全可以。不過看了你對問題的描述,你連一些最基本的情景都弄不清,這樣的質疑,別人都懶得笑話。面對自己不懂的東西還是謙虛點吧。
潘建偉在多個場合說過,他們的儀器精度相當於看到月球上火柴發的光。潘建偉說的這事是針對探測儀器接收光子,在發出的600萬對糾纏光子中只能接收到其中的一對,這相當於在地球上看到月球上一根火柴發出的光,有這樣的儀器才能進行進一步的實驗。
描述儀器的精度時經常有類似的形象描述,這樣的描述一般是為了便於公眾理解。你覺得很牛的東西,在其他人眼裡可能很平常。你覺得看到月球上火柴發的光很牛,可還有比這牛10000000倍的。旅行者1號飛船已經到達距離地球210億公里的太陽系外,人類依然能夠接收到它的無線電訊號。而旅行者1號上的訊號發射器功率只有23瓦,在地球上接收它的訊號相當於看到210億公里外一隻23瓦的檯燈發出的光。如果僅看這種類比,透過簡單的計算就可知道,接收旅行者1號的訊號要比看到月球上火柴發光牛10000000倍。
最近方舟子在社交平臺發推送“《科學家美華人》稱,潘建偉的量子通訊衛星不具有任何應用價值”。
這種理解其實是不對的。方舟子的截圖來自文章《what are the limits of manipulating nature?》,有興趣的讀者可以去讀一下。文章並非是要談潘建偉的工作,而是談論另外兩位美國科學家的工作,其中一段文字談到他們想在哈弗大學及麻省理工學院的兩個實驗室透過光纖傳送光子秘鑰。類似的工作恰好是潘建偉做的,並且還實現了更遠距離1200公里的傳送,所以文中用了幾句話談到了中國的實驗,最後說了中國的傳輸速率太低,不能進行實際通訊。
傳輸速率低並不意味著是大忽悠專案,不然兩位美國科學家幹啥還要做類似的實驗?其實《科學美華人》上有多篇文章談到潘建偉的工作,有的還用了溢美之詞對潘建偉的工作給予肯定。如下圖:
方舟子的截圖實際上可以對網路上的一些謠言進行闢謠。比如新語絲上就有文章《中國首顆量子通訊衛星又是世紀大騙局》將墨子號衛星說成是“就是一個鐳射通訊衛星而已”,方舟子提到的“600萬對糾纏光子”恰恰能對此進行闢謠。還有很多謠言說美國不搞量子通訊,截圖提到的美華人的實驗也能夠對此進行闢謠。