■编者按
近来，一篇堪称实名举报国外某知名量子科学研究组的文章在陌陌圈传开了。这篇文章措词异常激烈，又涉及到国外科技界的知名人物，很容易火。本文作者的同学群内对此展开了一番讨论，截图如下：
通常的举报是须要有关部门或专业记者去调查查证的。但这份举报的内容大部份在科学层面，一个合格的科普作者完全可以把这件事情解释清楚。
这篇举报文章开篇就提到量子不可克隆定律，整个量子通讯（实际上叫量子秘钥分配更确切）行业是基于量子不可克隆定律发展上去的。其中的第一举报人去年9月发表了一篇文章，说这个定律是错的。
这是一篇不久前刚发表的文章，而被举报的人们在这个行业早已做了20年了。退一万步，即使这篇文章是正确的，也是科学界的新认识。也不能借此来举报之前不晓得的人啊！
哪些是量子不可克隆定律？让我们先解释哪些是克隆，克隆就是拷贝、就是复制。您在自己的笔记本上复制一个文件，就是克隆。若果以字母A代表您的文件里的所有信息，克隆就是把一份信息弄成了两份：
这个表达式对于作为笔记本用户的您早已足够清楚，但在化学层面并不确切。由于你的文件是存在c盘或闪存芯片上面的，那部份储存空间原先也有内容，可能是低格过的，也可能富含废弃的数据，用X代表新储存空间里原先的内容，克隆的确切数学表达式是：
无论A还是X的具体数值是如何的，您的笔记本都可以完成上述操作。但假如A和X是量子信息而不是普通计算机上的精典信息，这些操作是不可能的。量子态不可克隆定律告诉我们，不可能设计出复制量子数据的机器或程序。
为何不可克隆定律和量子通讯紧密相关？量子通讯使用单个光子传输信息（我们现今的光纤通讯，发送精典信息，使用一个激光脉冲，数目极其多的一团光子来传输），光子有两个基本的偏振光方向，水平或垂直，假如拿来传输精典信息一个光子可以作为一个比特分别代表0和1。但光子的量子状态可以是这两种基本偏振光的任意组合，以复数为系数的任意线性组合。对应着不仅仅是光子在任何方向的线偏振光，还包括转着圈的圆偏振光。量子通讯中的光子是一个量子比特，不是非0即1量子通讯潘，而是由0和1来组合。量子信息比精典信息丰富得多。
假定在战场上敌方找到了我们的通讯光纤，她们可以切断它，但监听常常比切断通讯对敌军更有利，这就要求同时保持通讯不中断。量子通讯使用单个光子通讯，敌军假如监听必须复制这个光子的状态，把其中一个光子转给我们的接受者，另一个留给自己剖析。量子态不可克隆原理促使窃听量子通讯显得理论上不可能。
通常光子态是0和1的一个组合，倘若不是事先晓得被接收光子的量子态，任何接收器只能随机地收到0或则1。无论收到的是0还是1，都不能代表原先的量子态。量子热学中的检测总是破坏了原先的状态的，所以量子态不可能被复制。（读到这儿，你可能要问那我们究竟如何接收量子信息呢？你须要去读我给出的参考书。那儿面会解释量子秘钥分配的巧妙合同。）
量子不可克隆定律的证明虽然相对简单，要不了几行公式。我这儿给有物理基础的读者解释一下，其他读者可以跳过下边这段。
我们晓得一个量子态是一些基本态的线性组合，一个量子比特是|0>和|1>的组合，两个量子比特是4个态：|0,0>、|0,1>、|1,0>、|1,1>的组合。在量子热学中，我们习惯把量子态写在一个半尖角括弧里。两个量子比特（或则一个量子系统的两部份）组成的量子态，可以用|A,B>这些“直乘”的方式表示。
任何一个对量子态操作的机器，其实必须遵循量子热学的薛定谔多项式，在不同的场景下，薛定谔多项式的抒发方法会很不同。但薛定谔多项式有一个基本的性质：它只不过是让量子态从一个组基本态的线性组合弄成了同样这组基本态的一个不同的线性组合；而且这些变化自身也是线性的。也就是说，假如在同样的操作下，状态A弄成了D量子通讯潘，状态B弄成E，这么A+B会弄成D+E。
对于学过线性代数的读者，我们可以说量子热学的演进永远是对量子态的线性变换，更确切地说，是一个幺正变换。了解量子热学的线性属性就足以证明不可克隆定律：
假定能引起一个量子克隆（打印）机，用C来代表（它是线性代数中的一个矩阵，量子态是一个向量）。也就是说对于任何A和X，它可以复制A：
这么它自然也可以复制状态B以及状态A+B：
但是运用量子力学的线性：
看到了吗？这两个表达式自相矛盾了。所以C是不可能存在的。
举报人说，这个对于专业人士并不难理解的定律，在提出40年后，被他证明是错的。他既然早已发表了论文，按科学界的规矩就应当接受同行检测。不过向在做化学前沿研究的同事们寻问了一下，她们并没有据说过《现代基础数学学刊物》，倒是据说过那位作者，他之前仍然想推翻相对论。
假如他的文章正确，那将是很重要的；用一位业内人士的话：相当于发觉了超光速。我的想法，作者假如拥有如此重要的成果，大可毋须靠举报考人来求关注。推进这篇文章获得同行认同，那他将来即使得不到诺贝尔奖，也会比他举报的人更出名。
关于不可克隆定律，举报人讲了4点，不仅列出自己的论文，第2点引用了一位日本学者的文章，但那篇文章被业界觉得是错的。第4点是这样说的：
这一段把数学概念讲错了。他的意思大约是说你量子通讯无非就是发送水平或垂直偏振光的光子，制备水平或垂直偏振光的光子，我莫非不会吗？谁说不能克隆？假如你事先晓得了入射光子的量子态，你其实可以制备相同状态的光子。但在监听通讯的过程中，你接收的是未知状态的光子。我们之前解释过，此时的光子处在一个未知的混和偏振光的状态，你的接收器只能随机地把它接收成水平或垂直偏振光，根本不可能晓得它原先的状态，更不可能复制这个未知的状态。
他讲的第3点，倒是十分有趣，值得花更多篇幅讨论。
所谓激光是对量子的克隆，应当说的是受激幅射，这是激光器所依赖的化学现象。假如把物质中的大部份原子的一个电子都弄到一个高的基态上，原子会有两种形式的幅射：首先电子会自己跳下到低的基态，发出特定频度的光子，这是自发幅射；其次假如正好有一个同样频度的光子经过，都会带下来另一个光子，这就是受激幅射。被受激幅射带下来的光子，和入射的光子的运动方向、偏振方向完全一致，处在一个量子态上。在这样的物质中，一个光子经过好多原子，可以雪崩一样地带出大量相同状态的光子。这看上去的确像是克隆了光子。
受激幅射
受激幅射对于不可克隆定律的梗儿，业内的顶尖专家是晓得的。答案在那里呢？当一个光子经过一个原子时，原子可能形成受激幅射，但依然也可能发生自发幅射，而自发幅射的方向是随机的。薛定谔多项式给我们的答案，是所有可能性的叠加。所以即使受激幅射自身似乎实现了光子克隆，但真正被带下来的光子混和了自发幅射光子的状态，并不是入射光子的克隆。早已有人在理论上严格证明，由于这些不可防止的混和，受激幅射不可能拿来克隆光子的。实验化学学家告诉我们，用受激幅射可以弄成光讯号放大器，但若果入射的是单光子，下来的完全是噪音。
激光器则拥有一个共振腔，选择特定的光子态进行放大，压制了自发幅射。这些机制不能拿来放大一个未知状态的光子。
综上所述，这几个举报人关于量子态不可克隆定律的意见，基本可以确定在科学上是完全错误的。她们还有一些别的意见，但把一个科学概念和成果给普研读者解释清楚，早已不容易了，就不浪费篇幅进一步剖析了。被举报的研究组会不会回应？记得郭德纲有过一段知名的话：理睬你就输了。
最后再说一句，关于量子通讯的研究，在科学上是完全没有问题的。瞧瞧这个研究小组在《自然》这样的顶尖科学刊物发表的论文，要有问题也要首先问责这种国际顶尖期刊的审稿。并且量子通讯的应用价值和商业价值，这是可以有争辩的议程。
参考书：《从零开始看懂量子热学》《量子信息简话》
本文2022年12月5日发表于陌陌公众号化学博士看天