1. 量子十問之九：量子也有存儲U盤
存儲器的功能就是把信息存儲起來，直到需要用到的時候再讀出。信息的存儲是是人類文明傳遞的重要手段，也是現代信息技術的一個核心環節。伴隨著人類歷史的發展，信息存儲的介質也在不斷變化。語言是人類最初的交流方式，大腦是信息存儲的最早介質。它使得人類能夠持續生存與進化。從語言到文字是人類文明進步的一個轉折點，信息可以脫離人本身以文字等形式保存起來並傳遞下去。人們先後使用過石頭雕刻、繩子打結、書本、磁碟、光碟等各種形式的存儲器。
「科普中國」是中國科協攜同社會各方利用信息化手段開展科學傳播的科學權威品牌。
本文由科普中國融合創作出品，轉載請註明出處。
2. 量子十問之六：量子密碼就是量子通信嗎
密碼學是內容極其豐富的學科，目前量子信息技術僅僅在「密鑰分配」這個具體分支上可望發揮獨特的作用。保密通信是密碼學的重要內容，其基本原理是採用密鑰 （0，1的隨機數列）通過加密演算法將甲方要發送的信息（明文）變換成密文，在公開信道上發送到合法用戶乙方處，乙方採用密鑰從密文中提取所要的明文。
如果甲乙雙方採用相同的密鑰（即）則稱為對稱密碼或私密密碼。如果，則稱為非對稱密碼或公開密碼，其中是公開的密鑰，只為乙方私人擁有。
「科普中國」是中國科協攜同社會各方利用信息化手段開展科學傳播的科學權威品牌。
本文由科普中國融合創作出品，轉載請註明出處。
3. 我國科學家將光存儲時間提升至1小時，這是怎麼做到的
我國科學家將光存儲時間提升至1小時，是這樣做到的：
1、這是把光子儲存到一個超長首映的量子存儲器裡面，然後通過運輸量子U盤來傳輸量子信息；
2、簡單的說，就是用一個能量晶體把光給儲存了起來，然後一個小時候以後取出來，發現這些光的相位、偏振等等的狀態信息還是保存良好，用量子U盤來實現的。
我國的科學家已經實現了將光儲存起來一個小時，比德國科學家將光儲存起來一分鍾相對比，我們的技術進步的非常大，這項技術在未來也是有著鮮深遠的影響的。現在連光都可以儲存起來，這也許是未來空間技術的一種，感覺科學真的是無所不能了。
對於量子光子這些名詞來說，有很多人不是很明白是什麼東西，但是我們只要知道現在我們的這個技術是世界紀錄，全世界都沒有我們厲害。我們的科學家已經在光子領域有自己的一席之地了，未來期待有更大的研究成果。
4. 多節點什麼網路取得基礎性突破
多節點量子網路取得基礎性突破 。
中科院院士、中國科學技術大學教授潘建偉、教授包小輝等人研究量子網路取得重要進展，成功地利用多光子干涉將分離的3個冷原子量子存儲器糾纏起來，為構建多節點、遠距離的量子網路奠定了基礎。國際權威學術期刊《自然·光子學》日前發表了該成果，審稿人認為這是「多節點量子網路研究的里程碑」。
與現有的電子計算機網路相對應，量子網路指的是遠程量子處理器間的互聯互通，按發展程度可分為量子密鑰網路、量子存儲網路、量子計算網路三個階段。
由於量子網路的重要應用價值，國際科技競爭非常激烈。目前量子密鑰網路已較為成熟，正在進入規模化應用，如我國已經建成的量子保密通信「京滬干線」。在下一階段的量子存儲網路方面，當前的主要科研目標是拓展節點數目、增加節點間距離。
構建量子存儲網路的基本資源是光與原子間的量子糾纏，糾纏的亮度及品質決定了量子網路的尺度與規模。
以高亮度光與原子糾纏為基礎，研究人員通過制備多對糾纏，用3光子干涉成功地將3個原子系綜量子存儲器糾纏起來。
實驗中的3個量子存儲器位於兩間獨立的實驗室里，二者之間由18米的單模光纖相連。研究人員介紹，結合相關新型存儲和糾纏技術，他們未來有望進一步增加節點數目；採用量子頻率轉換技術將原子波長轉換至通信波段，也有望大幅擴展節點間的距離。
(4)量子存儲器視頻教程擴展閱讀：
量子糾纏量子理論研究者很早就發現了開啟量子通訊的鑰匙——量子糾纏。量子糾纏描述了這樣一個現象：兩個微觀粒子位於宇宙空間中的兩邊，無論相隔多遠，只要這兩個粒子彼此處於量子糾纏，則通過改變一個粒子的量子狀態，就可以使非常遙遠的另一個粒子狀態也發生改變，信號超越了時空的阻隔，直接送達了另一個粒子那裡。
這種神奇的現象和我們生活中所說的「心靈感應」很類似，兩個相距遙遠的人不約而同地想去做同一件事，好像有一根無形的線繩牽著兩個人。
這種理論上的超過通訊方式激起了量子科學家們的雄心壯志，他們試圖建立起比現在的互聯網快千萬倍的量子網路。
5. 量子領域的「光碟」行動有了新突破，有怎樣的意義呢
人類最期待的科技發展
隨著5G網路、信息爆炸、雲存儲等等，多個有關通訊、互聯網、計算機關乎人類未來的多個尖端領域新名詞交集在一起的時候，人們開始有更多的憧憬。但事實上，在這三大尖端領域中，突破傳統計算機系統的天花板，面對海量信息處理時，依舊能從容應對，量子計算機系統及其優越的演算法，似乎有天然的優勢。
當然，這個介質目前還是實驗室里的產物，也需要特定的實驗室條件才能讓它觸發此功能，如何更大范圍內的應用，物理材料學家，似乎還有更長遠的路要走。
但此次“光碟”行動，如此突破性的進展與研究發現，從某種意義上，也將點燃量子計算機在未來蓬勃發展的新春天。
6. 量子力學的測不準原理將導致不可知論嗎
首先,不可知論認為世界是不可以認識的（絕對的不可知論）如休謨或不能正確認識的（相對不可知論）如康德.可知論認為世界是可以認識而且可以正確認識的.唯物主義（包括馬克思主義哲學）都是可知論.既然唯物主義認為在人的感覺之外有一個物質世界,那世界當然是可知的,不然人怎麼知道它存在於人的感覺之外呢?其次,馬克思主義認識論在認為能夠正確認識世界的同時,也強調認識是一個無限發展的過程,從實踐到認識,從認識到實踐,如此循環往復,以至無窮,換言之,認識是沒有盡頭的.但這並不是傾向於不可知論.一個人不能認識的,他人可能認識；這一代人不能認識的,後人能夠認識.不要認為認識沒有頂點是壞事,其實正因為認識沒有頂點,人們才永遠有前進方向和動力.第三,測不準原理是說不可能測得百分百精確,但越來越精確還是能做到的,這就像y=1/X的圖像,永遠達不到x軸和y軸,但圖像無限趨近於兩軸.與此相聯系的就是真理的絕對性和相對性.真理的絕對性是說1真理包含著不以人的意志為轉移的東西,2真理每前進一步都是向事物本來面目的逼近.真理的相對性是說,真理沒有盡頭,1從廣度上說要不斷拓展,2從深度上說要不斷深化.所以,測不準原理與馬克思主義認識論並不矛盾.
2.
測不準原理是量子力學的基礎，它說的是在一個量子力學系統中，一個粒子的位置和它的動量不可被同時確定。精確地知道其中一個變數的同時，必定會更不精確地知道另外一個變數。
但研究人員認為，在不久的未來量子存儲器出現之後，利用量子存儲器一對糾纏態的粒子能夠被同時精確測量位置和動量。
根據發表在《自然物理學》雜志的一篇論文，研究人員聲稱一種量子存儲器或能打破海森堡測不準原理的限制。研究人員指出，當兩個粒子糾纏，對其中一個粒子的一個變數的閱讀會導致這對粒子的波函數坍縮，從而給予所有變數有限的值選擇。因此，通過利用量子糾纏的過程，使用兩個粒子去計算出一個粒子的完整量子態是完全可能的，他們可以測量出不能同時精確測量的位置和動量值。測量也許不是十分精確，但這無疑打破了海森堡測不準原理的限制。
7. 量子糾纏傳不了信息，做成全光量子中繼有何意義
中國科學技術大學潘建偉院士及其同事陳宇翱、徐飛虎等，在國際上首次實驗實現全光量子中繼器的原理性驗證，為構建遠距離光纖量子網路開辟了新途徑。距離量子通信過程中，信道傳遞的量子態往往隨著通信距離的增加而指數減少，極大地限制了量子通信的有效傳輸距離。主要有兩種解決方案：其一是在幾乎真空，量子信號損耗極小的外太空，利用衛星擴展量子通信距離，“墨子號”量子科學實驗衛星成功驗證了這一方案的可行性。
實驗結果顯示，全光量子中繼器可以有效提升量子態的傳輸速率，從而拓展量子通信的傳輸距離。該成果成功驗證了全光量子中繼器的可行性，在原理上使得量子存儲器不再是搭建量子中繼器的必要條件，為實用化量子中繼器的研究開辟了新途徑。
8. 我國科學家將光存儲時間提升至1小時，這一提升有哪些意義
我認為這可以開發更多的清潔能源模式。因為它提高了光存儲的時間，所以他必然會吸收更多的能量，它還可以使新發明出現在更多的領域里，只能說這確實是一個很大的進步，眾所周知，光確實是一種非常清潔的能源，現在有很多太陽能，太陽能電池板可以吸收大量熱量，但是它們不能存儲那麼多的光，如果可以增加存儲容量，這些太陽能電池板的利用率必須最大化，因此我國清潔能源的利用非常好。
如今，光纖網路已遍及全球，光已成為現代信息傳輸的基本載體，光的捕獲和存儲可以幫助人們更有效地利用光場，光速高達每秒30萬公里，降低光速甚至允許光停留是國際學術界的目標，光的存儲在量子通信領域中尤其重要，因為可以基於光量子存儲構建量子中繼，從而克服通道損耗並建立大規模的量子網路。
關於以上的問題，今天就分析到這里，有其他想法可在下方評論。
9. 量子計算機是不是完全是騙局
不是。
量子計算機（quantum computer）是一類遵循量子力學規律進行高速數學和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置。當某個裝置處理和計算的是量子信息，運行的是量子演算法時，它就是量子計算機。
量子計算機的特點主要有運行速度較快、處置信息能力較強、應用范圍較廣等。與一般計算機比較起來,信息處理量愈多，對於量子計算機實施運算也就愈加有利,也就更能確保運算具備精準性。
2021年2月8日，中科院量子信息重點實驗室的科技成果轉化平台合肥本源量子科技公司，發布具有自主知識產權的量子計算機操作系統「本源司南」。
組成
量子計算機和許多計算機一樣都是由許多硬體和軟體組成的，軟體方麵包括量子演算法、量子編碼等，在硬體方麵包括量子晶體管、量子存儲器、量子效應器等。
量子晶體管就是通過電子高速運動來突破物理的能量界限，從而實現晶體管的開關作用，這種晶體管控制開關的速度很快，晶體管比起普通的晶元運算能力強很多，而且對使用的環境條件適應能力很強，所以在未來的發展中，晶體管是量子計算機不可缺少的一部分。
量子儲存器是一種儲存信息效率很高的儲存器，它能夠在非常短時間里對任何計算信息進行賦值，是量子計算機不可缺少的組成部分，也是量子計算機最重要的部分之一。量子計算機的效應器就是一個大型的控制系統，能夠控制各部件的運行。這些組成在量子計算機的發展中佔領著主要的地位，發揮著重要的運用。
10. 量子通信和量子計算機原理一樣嗎
1982年，法國物理學家Alain.Aspect和他的小組通過實驗證實了微觀粒子「量子糾纏」現象確實存在，從而證實了超距作用(愛因斯坦的幽靈)的存在，即任何兩種物質之間，不管距離多遠，都有可能相互影響，不受四維時空的約束。
1993年，在量子糾纏理論的基礎上，美國科學家C.H.Bennett提出了量子通信的概念。量子通信是由量子態攜帶信息的通信方式，其利用光子等基本粒子的量子糾纏效應實現保密通信過程。隨後，一個由6位來自不同國家的科學家組成的物理學國際小組基於量子糾纏理論，提出了利用經典與量子相結合的方式實現量子隱形傳輸的方案。即將某個粒子的未知量子態傳送到另一個地方，把另一個粒子制備到該量子態上，而原來的粒子仍留在原處，這是量子通信最初的方案。
1997年，在奧地利留學的中國青年學者潘建偉與荷蘭學者波密斯特等人合作，首次實現了未知量子態的遠程傳輸。這是國際上首次在實驗上成功地將一個量子態從甲地的光子傳送到乙地的光子上。實驗中傳輸的只是表達量子信息的「狀態」，作為信息載體的光子本身並不被傳輸。
2008年，一支義大利和奧地利科學家小組宣布，他們首次識別出從地球上空1500公里處的人造衛星上反射回地球的單批光子。2012年，中國科學家潘建偉等人在國際上首次成功實現百公里量級的自由空間量子隱形傳態和糾纏分發，國際權威學術期刊《自然》雜志稱這一成果基本上解決了量子通信衛星的遠距離信息傳輸問題，是「遠距離量子通信的里程碑」。
我國是世界上量子通信應用最早的國家。2009年5月，中科大在安徽省蕪湖市試運行世界上首個量子政務網。2012年3月，合肥城域量子通信試驗示範網投入使用，該網覆蓋合肥市主城區，通過6個接入交換和集控站，連接40組量子電話用戶和16組量子視頻用戶，用戶主要包括政府機關、金融機構、醫療機構、軍工企業及科研院所等。2014年，世界第一條量子通信保密干線啟動建設，該干線全長2000多千米，連接北京與上海，貫穿山東濟南、安徽合肥等地，是千公里級高可信、可擴展的廣域光纖量子通信網路，預計2016年下半年建成。
量子通信的研究方向與應用
量子通信技術主要研究量子隱形傳態和量子秘鑰分發。量子隱形傳態利用量子糾纏將量子態傳送至任意位置，具有「不可探測、無空間約束」的特點，在原理上絕對安全。但是基於隱形傳態的量子通信目前只存在概念中，尚無實際應用的例子。國內權威專業團隊也表示，若無革命性的突破，該技術在近幾十年內都沒有實用化的可能。所以，目前的量子通信通常特指基於量子秘鑰分發技術的安全保密通信。其通信過程與經典的加密通信基本相同，都是由信息加密、信息傳輸、信息解密三個步驟組成，不同之處在於，加解密的過程中將普通密鑰換成量子密鑰，而信息的傳輸一般是通過經典方式(如光纖、衛星等)來進行。在目前以及不遠的將來，量子通信的應用方式主要有以下三種。
基於量子光纖。現今已建成的光纖量子城域網和正在建設的2000公里「京滬干線」均採用的是該方式。即專門鋪設光纖作為量子密鑰分發的主要途徑。由於光纖傳輸過程中，光量子的能量有衰減，所以每隔一段距離就需要加入專用中繼設備，讓光量子能夠傳輸得更遠。
基於量子衛星。當需要進行量子密鑰分發的距離過大或不具備建設專用光纖線路條件的時候，可以通過專用衛星作為中繼進行傳輸。預計在2016年7月發射的量子衛星就將對該方式進行試驗。500公斤重的量子衛星，由量子密鑰通信器、量子糾纏發射器、糾纏源、處理單元和激光通信器構成，衛星將在中國和歐洲的兩個地面站之間中繼傳輸量子密鑰。項目的首席科學家潘建偉院士表示，如果該試驗成功，中國將發射多顆衛星，於2020年建成連接亞洲和歐洲的量子密鑰分配網路，2030年建成全球化的廣域量子通信網路。
基於移動量子存儲器。國外研究機構已經研製出手持式量子存儲及加解密設備，用來存儲制備好的量子密鑰。採用這種方式，需要進行保密安全通信的場合，僅需在發送端和接收端配發相互糾纏配對的量子密鑰存儲設備，接入通信鏈路，對信息進行加解密處理。加密後的密文可以通過電台、衛星、甚至民用移動通信網路(移動、聯通、電信等)進行通信。這種方式對於軍隊與國防安全領域具有更重要的意義。
對量子通信研究運用的思考
量子保密通信在國外均處於實驗室技術研究階段，包括美國在內，沒有進入實際工程應用，這其中的原因值得深思。除中國外，世界上其他研究量子通信的機構和國家都沒有進行大規模工程應用，包括美國。在美國，早在2003年，DARPA和NIST(美國國家標准局)製造出世界上第一台QKD(量子密鑰分發)實驗床，此後，公開的信息中再也沒有出現過量子通信方面的進展。這就產生了幾種猜測：一是美國政府將量子通信技術的進展作為核心機密，外界無法獲得與之有關的任何線索;二是美國政府暫未將量子通信技術作為重點發展對象。關於第一點，我們只能憑借猜測。關於第二點倒是有幾個佐證。眾所周知，美國如果要發展某項新技術，會在其各類「規劃」中有所體現，如大數據技術、激光武器技術等。而且，如果要將某項新技術大規模工程應用，其所做的第一件事情必然是定標准或協議。如當年，DARPA在互聯網領域就是通過定下各種互聯網通用協議，從而確立了美國在信息領域的霸主地位。時至今日，美國依然沒有為量子保密通信定標準的打算，反而投入力量進行後量子加密技術研究。
量子保密通信技術從原理上來說是「絕對安全」的，但是「有人參與的量子通信」卻存在各種問題。量子保密通信並非無懈可擊，例如通信鏈路上的身份認證問題。目前我國應用的量子通信主要依靠光纖網路傳輸密鑰，當距離足夠遠時，需要進行信號中繼。澳大利亞一研究團隊已經研發出通過信號中繼加入自己信息的技術，可以向目標發送任何信息，而由於量子通信過程中沒有相應的身份認證過程，目標端無法分辨真偽。隨著研究的深入，目前的量子保密通信技術肯定會有更多的問題被發現。
量子保密通信在達到核心理論、核心技術、核心元器件三方面完全自主化之前，投入需謹慎。有專家指出，到目前為止，我國量子通信領域的元器件70%~80%依賴進口，做科學試驗沒有問題，但這樣是無法保證其產業健康發展的，安全性也有問題。
量子保密通信技術只是實現安全通信的一種手段，並非不可替代。現有的量子通信嚴格意義上只是一種密鑰分發技術，就整個通信系統來說，其架構還是經典的，並非無懈可擊。量子通信技術只能對整個通信系統中的部分環節起作用，要實現安全通信，完全可以從其他環節入手，或直接在整體架構上進行革新。例如，美國沒有大力發展量子通信，可能就是認為經典密碼體系現階段足以滿足其通信安全的需求。