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什么是量子通信?量子通信为什么不可窃听?窃听会改变信息本身！
16:42　　来源：　
016年8月16日凌晨，酒泉卫星发射中心，这是中国第一颗，也是世界第一颗上天的量子卫星&墨子号&成功发射，而在量子通讯领域，中国一直走在世界的前面，但是在有关墨子号的新闻出来之后有很多人对于量子通信都不是很理解，下面为什么网就来说说什么是量子通信?量子通信为什么不可窃听?窃听会改变信息本身!
什么是量子通信?为什么说墨子号是无条件安全的?
量子通信听起来很神奇，其实并没有那么深奥。量子通讯卫星的一个大招叫&量子密钥密匙分发&。
这其实就是一种加密通信，跟发电报、网络支付没什么两样，只不过它生成和发送密码的时候利用了我们说到的量子力学。
这里说的密码可不是账户的登录密码，而是一种加密信息用的密码。
比如说你想加密传输IBM三个字母，可以规定把&每个字母替换成字母表的前一个字母&IBM就变成了HAL,这就是一种加密的密码。
量子通信为什么不可窃听?因为窃听会改变信息本身
如果说地面量子通信构建了一张连接每个城市、每个信息传输点的&网&，那么量子科学实验卫星就像一杆将这张网射向太空的&标枪&。当这张纵横寰宇的量子通信&天地网&织就，海量信息将在其中来去如影，所以&无条件&安全。
量子通讯是一项长久以来一直被寄予厚望的未来技术，其核心是量子密码学，基于量子的量子密钥分发系统拥有严格被数学所证明的&无条件安全性&，因此量子通讯拥有极高、不可被破解的信息传输安全性。
转载申明：，欢迎分享，转载请注明出处！什么是量子瞬间传输技术?看完你就懂了_百度知道使用其他账号登录
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探究宇宙奥秘
据美国加州大学尔湾分校（UCI）官网消息，该校理论物理学家在最新一期的美国《物理评论快报》杂志中指出，匈牙利科学院核科学家数月前称，可能发现了一种未知的亚原子粒子。他们对研究结果进行梳理后认为，这一亚原子粒子并非物质粒子，而有可能是自然界中存在第五种力的证据。
该研究负责人、物理和天文学教授冯孝仁（音译）说：“数十年来，我们知道自然界中存在四种基本力：引力、电磁力、强核力（又叫强相互作用力，是四种基本力中最强的）和弱核力。如果我们的结论获得证实，那将是革命性的。第五种力将彻底改变我们对宇宙的理解，导致力和暗物质的统一。”
匈牙利科学家去年进行的实验是为了搜寻“暗光子”，也可能意味着占宇宙总质量85%左右的看不见的暗物质，他们却发现了反常现象：可能存在一种质量为电子30多倍的新的光粒子。冯孝仁解释称：“匈牙利科学家只看见了反常现象，表明可能存在一种新粒子，但他们并不清楚它是物质粒子还是携带力的粒子。”
随后，UCI团队对匈牙利科学家的数据及该领域所有其他实验数据进行了核查，结果表明，这种粒子不是暗光子，可能是“疏质子的X玻色子”，指向第五种力。普通的电力是电子和质子相互作用的结果，而新发现的玻色子仅同电子和中子相互作用，且作用范围十分有限。该研究联合作者、物理和天文学教授蒂莫西·泰特说：“我们已观察到的玻色子中都没有这一属性，故而也称其为‘X玻色子’。X意味着‘未知’。”
冯孝仁指出，该粒子一直很难被发现，其相互作用非常微弱，所以，进一步研究至关重要。实验室已经拥有了制造其所需要的能量，全球科学家都能对匈牙利科学家的结论进行跟踪分析。
这一发现可能开启一个完全不同的领域。冯孝仁感兴趣的一个方向是，这种潜在的第五种力可能同电磁力、强核力及弱核力结合形成“一种更大、更基本的力”。
广义相对论认为，自然界还存在第五种基本作用力。1998年，星系加速膨胀现象被发现，结束了由来已久的关于这种力是否存在的争论。然而，承载第五种力的媒介无法用“物质”这个词汇来描述和定义，“暗能量”概念油然而生。当代科学家朝思暮想破解第五种力的载体，也不断在广袤空间搜寻其存在的证据，至今仍云里雾里。一位网友评论无奈又充满期待——或许它就在你家床底下，只是你不知道而已。
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（二）、量子、量子的运动
前面，我们说了，基本粒子很难独立存在；总是要和一定量的光子在一起构成量子。最可能独立存在的是只有一个光子的超超低频的光量子，质量只有7E-61g，我们能找到吗？理论应该是从最基本的公理、概念来数学推论出来的。而不是，靠一大堆假设来实现的。下面，我就会从最基本的公理、概念来推论出德布罗意假设等公式。公理1：基本粒子及其量子都在做正则螺旋线运动，具有波长λ，频率f，圆柱半径r及螺旋运动速度v的垂直分量波速V = 水平分量园切线速度V1。定义2：在一定体积内包含一些光子的基本粒子团称为量子。公理2：量子的角动量守恒。
电子星球是球形的、半径是原子半径、体积不变，包含的光子数可变；光子分布在球体内。质子星球是球形的、半径是质子半径、体积不变，包含的光子数稳定；光子分布在球体内。光量子是圆柱形的、体积可变、包含的光子数可变；光子分布在圆柱体内。如果空间一点M是质量为m的量子在圆柱面X^2 + Y^2 = r^2上以角速度ω绕Z轴旋转，同时又以垂直分速度V沿平行于Z轴的正方向上升，那么点M构成的图形叫做螺旋线。V1是动点速度v在过M点平行于圆柱底面的园的水平切线分速度。其参数方程如下图。
由公理1可知： tan β = V/V1 = 1 = λ/4πr , β = 45度角。所以, 4πr =λ
(1)如果动点是光量子，其波速是C，我们有 C = fλ
4πr f,r = C/4πf, 也就意味着，光量子的频率越高，r值及波长就越小，越接近为粒子；反之，就越像波。定义3：力是描述物体间的相互作用的物理概念。力是能量的外在表现，能量是力的本质。势能是力*距离，波动能是m V^2。粒子的波动能总是用于平衡源力的势能。两物体间的作用力大小相等，方向相反。公理3：质量为m的量子在一个波长内的能量恒为：2m C^22E = m V^2 + 2m Vp^2 + m V1^2 = Ee + 2Ep + Eo
= 2m C^2 m是量子质量为：量子所含光子数* 7E-61gEp: 自旋势能或自旋的波动能 m Vp^2 = K2/r1V: 量子的波速度。Ee: 量子的波动能m V^2 = h fEo: 量子的螺旋势能或切向波动能m V1^2 = K2/r 当量子脱离束缚时， Ep = 0, 所以有: 2m V^2 = 2E,
这时 V = C , 光速C。 所以，一个自由飞行的量子其能量恒为2mC^2。波动能、势能都是有方向的从而是有正负的。实际上，螺旋运动是有左、右2种旋向。所以：公理4：如果物体内，左旋的基本粒子质量为mA，右旋的基本粒子质量为mB，则物体的能量为：2（m A – m B）C^2。
地球上一些物体或粒子是左旋，另一些则是右旋；所以，地球的有效质量m1就没m = 5.98E+24kg那么大了。m 是地球的总质量，2m1 C^2的能量，一部分用于地球绕太阳的公转m V^2 = 5.98E+24kg * 8.88E+8 m^2/s^2 = 5.3105E+33 J；2m C^2的大部分能量都耗在量子的超光速自旋里。无数正、反向自旋的量子带来地球的自转。地球自转的能量是无数正、反向量子超光速自旋的差余量。有：2m Vp^2 = 2*5.98E+24kg * 2.16E+5 m^2/s^2 = 2.6E+30J。1、
质量为m的光量子对于园切线方向的波动能m V1^2 = m C^2，是用于平衡维持圆周运动的向心势能F r = K1/r，而垂直方向的波动能m V^2 = m C^2才是波的向前运动能量。如果一个光子被束缚在电子星球并随之绕质子做圆周螺旋运动，假设其速度：V = V1 = 1/137 C，2m0 V^2 ~= 0.71E-58J, 而，2m0 C^2 ~ = 1.33E-53J所以，光子只有小部分能量（大约2万分之一）用于圆周螺旋运动的波动能，它的大部分能量用于维持电子星球的超光速自转。不管是自转、螺旋转、绕圆周转；平衡时，势能总是要占一半。所以，我们通常讨论：m C^2 = m V^2 + m Vp^2 就行了。由公理2有：m V r = m V1 r = 常量K，所以，我们有螺旋角动量：L1 = m V r = P r = m V^2 r/V = Ee r/λf = Ee/4πf = K, 设：h = 4πK,则有：
Ee = m V^2 = 4πf K = h f = E - Ep
(2)当V = C时，Ee = E = m C^2, 所以，m = h f / C^2
(3) h为普朗克常量，值约为：h = 6.)×10^（-34） J·s　，单位为焦（J）·秒（s）。K = h/4π
= h1/2， L1 = P r = K = h1/2, P = K/r = 4πK/λ = h/λ
这就是德布罗意假设。光量子是没有自转的，但有螺旋转动。其螺旋角动量为L1 = K = h1/2。光量子做螺旋运动，当然有到“虚心”的向心力，我们有：F = K2/r^2, 从而，m C^2 r = K2 = L1 C = K C = Ch1/2
(4)K2是虚心力常数，和库伦力常数有什么关系呢？在速度V不是光速时，K2应该变化，因为只有角动量守恒；m V^2 r = L1 V = K2, V是不定的。2、质量为m的半径为R的绕质子星球做自转、螺旋、公转的电子星球
禁闭的电子星球的运动就像是绕一个虚拟的园或椭圆轨迹的螺旋驻波。想象一根有弹性的棍子，把它扭成麻花状；再弯成圆形。当放手的瞬间，就会看到一根飞速螺旋运动的棍子。
光波就是这样产生的。在电子星球内的光量子被原子禁闭时，光量子的能量被封闭在驻波里，一旦发射，速度、频率将递增，最后以光速螺旋飞离原子。所以，光波是光子的运动波形，不是机械波，也不是介质振动波。光子做螺旋运动，有 向心力、离心力、波度C、频率f、波长、能量m C^2。
由公理2有：m V r = m V1 r = 常量K，式中，m 、V1、r都是可变的，但它们的乘积是常量。当只有一个光子在真正的无物质存在的虚空中运动时，我们有：m0 C r1 =K = h1/2，如果该光子换成是一个电子，这时，电子的质量是光子质量的1/2。我们同样有：m0 C r2 /2= K = h1/2。这时，只是电子的螺旋半径比之光子小了一半。如果电子吸引了一些光子构成质量为m的电子星球，我们还是有：m V r = K。对于光量子、质子也是类同。所以，当一个质量为m的电子星球边绕本轴做螺旋运动、边绕一个质子星球做半径为R的园运动时；电子星球绕本轴做螺旋运动的角动量守恒。 也就是：m V r = K。公理4：电子星球绕质心的运动是驻波，周长为波长的整数倍：2πR = nλ。库伦定律：距离为R的正负电子间有引力F：（单位：N牛顿）F = K1/R^2,
K1 = q^2/ 4πε0 = 2.30708E-28 N.m^2,
q = 1. C(库伦)
这类同于地球自转同时绕太阳公转的情形，所以，电子星球的轨道角动量：L = m V R = K R /r = K n l/ 2πr =2K n
(5)所以，电子星球绕质心的轨道角动量是量子化的。
由向心力公式和库伦定律有：m V^2 / R = K1/R^2
=& m V R V = K1 = n h1 V，我们有：L V = K1,
V = K1/L = K1/n h1， R = K1/m V^2 = L^2/m K1 ，也就是
R = n^2 h1^2/ m K1
V = K1/L = K1/n h1 =αC/n
(7)α= K1/h1 C 是精细结构常数。所以，电子星球绕质心的轨道半径、轨道速度是量子化的。同样有电子星球的波动能：m V^2Ee = h f = m V^2 = K1/R = m K1^2/n^2 h1^2 = m (αC)^2 / n^2
(8)所以，电子星球绕质心的波动能是量子化的。同样有电子星球的螺旋园切线波动能：m V1^2m V1^2 = K2/r = m V^2 = K1/R , =& K2 = K1/2n，从而有m V1^2 = K2/r = K1/2n r，电子星球做螺旋运动的虚心力是F = K2/r^2 = K1/2n r^2 = h1 V/2 r^2 ，n为整数，1，2，。。。
(9)所以，电子星球绕质心的螺旋园切线波动能、虚心力是量子化的。如果n -& 无穷大，V, V1 -& 0, 2m Vp^2 -& 2m C^2, Vp -& 2^0.5 C。2m Vp^2 = 2m C^2 – 2m V^2 = 2m C^2( 1– K1^2/n^2 h1^2 C^2) = 2mC^2( 1 –α^2/ n^2),
(10)一旦n 非常大，V趋近0时，电子星球相对静止，但超光速自转；能量全部缩入为自转能，无螺旋运动；电子星球就好像一个上紧的相对静止的发条。这时，如果电子星球受到碰撞而破碎，飞出的碎块最终会成为光量子，最初速度V为0 的光量子会展开自转能，使V增加，Vp减少；这一过程会持续到自转能全部转化为波动能和螺旋势能。由：F = h1 V/2 r^2 可知，V增加，虚心力也增加，最终：F = h1 C/2 r^2。现代物理是把波动能划分为势能与动能。波动能为动能与势能之和；动能、势能有方向，正负。为何要这样？我不是太清楚。感觉没必要吧。电子星球从一条轨道跳到另一条轨道运动，我们说电子星球吸收或放出了一个光量子。假设该吸收的光量子的质量为m1，原轨道的电子星球质量为m；那么，新轨道的电子星球质量就为m + m1。新、旧2条轨道的波动能级差刚好就是吸收的光量子能量。有那么巧? 这问题我花了7日7夜也没解决。一个铁皮水桶的烟头啊，技尽了，无奈。只好，假设就是这样了。我们有：2 m1 C^2 = m Vn^2 – (m + m1) Vn1^2所以，m1 C^2 = m (Vn^2 – Vn1^2) /2 – m1 Vn1^2/2= m(αC)^2 ( 1/n^2 – 1/n1^2 )/2 – m1 (αC)^2 /2 n1^2m1 = m(αC)^2 ( 1/n^2 – 1/n1^2 )/2C^2( 1 +α^2 /n1^2 )
(11)由于，m1 C^2 = h f = h C/λ所以，1/λ= m(αC)^2 ( 1/n^2 – 1/n1^2 )/2h C – m1 (αC)^2 /2 hC n1^2= RH ( 1/n^2 – 1/n1^2 ) – α^2/2λn1^21/λ = RH ( 1/n^2 – 1/n1^2 )/(1 +α^2/2 n1^2)
~= RH ( 1/n^2 – 1/n1^2 )
(12)RH = m(αC)^2/2h CRH为现代物理所说的里德伯常数，由实验数据可知，RH = 1.0967758 E+7 /m，所以，在n = 1的基本轨道时，m = 2h C RH /(αC)^2 = 9. E-31 kg当从基本轨道跳到第二轨道时，n = 1，n1 = 21/λ= 0. E+7 /mf = 2.466 E+15 /s, λ= 1. mm1 = h f/C^2 = 1.8181E-35 kgm1光子数 = m1/7E-64 = 2.6 E+28 个到此，还是留下了不少疑问。如电子星球的质量问题，自旋问题。轨道跳跃时，吸收的光子数会是多个光量子的集合吗？库伦力受影响（磁场、电场）时的情形？3、光速C的量子
螺旋运动是有左、右2种旋向；如果频率相同的2个光量子在其中的一个圆柱体内相遇，旋向相同则在该圆柱体内是能量叠加，过后只有一个频率变大的光量子；反之，则是能量相减，过后只有一个频率变小的光量子。这时，2个光量子都共存于同一个圆柱体，以大者为方向。很多时候，并非完全相遇；只是小部分相交；那就会分离。如果，发生碰撞，则分离后的2个光量子都会频率变小。假如，波长为200nm的2个紫外光量子相遇。那么，圆柱体积是： (πr)^2λ = ë^3/16 = 0.5E-21，可容纳的光子数为：0.5E-21/0.5236E-71 = 0.955E+50。而光量子所含的光子数为：h/Cλm0 = 1.5E+28, 那么，碰撞的概率为：1.5E+28/0.955E+50 = 1.57E-22；概率太小。波长小于紫外波的2个光量子相遇时它们的光子发生碰撞就更不可能了。但在圆柱体内光子密度极高的g光量子就需另论了。定义3：通过单位面积 旋向相同的光子数为光通量φ= dn/ds。 如果我们对一个质子星球加速到光速C，也就意味着质子星球成为自由飞行的量子；其能量为：E = m C^2 = *9.kg * 8. (m/s)^2 = 1.50328 E-10 J其频率为：f = E/h = 2.E+23 /s其波长为：λ = C/f = 1. E-17 m其螺旋半径为：r =λ/4π = 1.E-18 m所以，质子星球绕离质心距离为0.9E+10元长度的z轴做螺旋运动，质子星球的半径是82.9 E+10元长度；并沿着z轴光速飞行。虽然，质子星球的能量很小，但实际上，我们很难将其加速到光速。主要原因是加速通道很难做到真空，总是充满辐射的光量子；碰撞不可避免。
当质子星球受到束缚速度很低时，比如V = 1E-5 m/s；m V^2
= *9.kg * 1E-10 (m/s)^2 = 1.673E-37 J，
那么，f = 1.673E-37 J /h = 0.25E-3； l =
V/f = 1E-5 / 0.25E-3
= 4E-2 m, r = l/4π = 3.2E-3 m。所以，原子核内的基本粒子频率很低；但超光速自旋。
如果我们对一个电子星球加速到光速C，也就意味着电子星球成为自由飞行的量子；当电子星球接近光速时，吸收的光子数就越多；电子星球的最大光子数为：4π( 5.)^3/3 = 6.2445E+50其质量为：4.6E-10 g其能量为：E = m C^2 = 6.2445E+50 * 7E-64kg * 8. (m/s)^2 = 3.93 E+4 J其频率为：f = E/h = 5.93E+37 /s其波长为：λ = C/f = 0.51 E-29 m其螺旋半径为：r = λ/4π = 0.4E-30 m所以，电子星球绕离球心距离为0.4E-3元长度的z轴做螺旋运动，电子星球的半径是53 E+15元长度；并沿着z轴光速飞行。虽然，电子星球的能量很小，但实际上，我们很难将其加速到光速。主要原因是加速通道很难做到真空，总是充满辐射的光量子；碰撞不可避免。
或许我们可以测出电子星球的相对静止质量，但它的运动质量就难说了。假设一个电子星球绕原子核螺旋运动，其波长是3.33E-10 m，其速度是C/137。那么：f = C/(137*3.33E-10 m) = 6.57137E+15/s，Ee = m V^2 = h f = 4. JF r = K1/2n r = 2.307E-28/2 *0.265E-10 = 4.353E-18 J电子的质量为：E/V^2 = 9.0931E-31 kg电子的能量为：8.2E-14 J 最小的光量子的频率为：（只有一个光子）f = 7E-64 kg * 8. (m/s)^2 / h = 0.95E-13 /s。λ = C/f = 3.16 E+21 m
，r = λ/4π = 2.51E+20 mE = hf = 6.29E-47 J
那最大的光量子频率是？我们知道，频率越高，光量子的能量就越大。也就意味着圆柱体的光子密度越大。所以，当圆柱体都塞满光子时，对应的频率就是最大频率。光子的直径是1个元长度，也就是1E-27 m，所以光子的圆球体积是：4π(0.5E-27)^3/3 = 0.5236E-71 m^3。 圆柱体积除以光子的圆球体积就是满载时的光子数，乘以m0就得到质量m。m0 = 7E-64kg，我们有：h f = m C^2 = m0 C^2
(πr)^2 λ /0.5236E-71 = 0.95E-13 λ^3/ 8.3776E-71，有：f^4 = 0.95C^3 / 8.3776E-58 = 305.37E+80, fmax = 4.18087E+20 /sλmin = 0.717E-12 m,
r = 0.571E-13 m。最大光子数为： 4.4E+33
大约为相对静止的电子星球光子数的3.38倍。最大光量子的能量为：2.77E-13 J。最大光量子的质量为：3.E-30 kg
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纠正：光子的圆球体积是：4π(0.5E-27)^3/3 = 0.5236E-81 m^3。我们有：h f = m C^2 = m0 C^2
λ/0.5236E-81从而有：f = 0.95E-13 λ^3/ 8.3776E-81，f^4 = 0.95C^3 /8.3776E-68 = 3.0537E+92,fmax = 1.322E+23 /sλmin = 2.268E-15 m, r = 0.1805E-15 m。最大光量子的光子数为： 1.39E+36 大约为相对静止的电子星球光子数的1070倍。最大光量子的能量为：8.76E-11J。最大光量子的质量：9.73E-28 kg其实，我更倾向于光子只是分布在圆柱体的表面上的一层。那最大的光量子频率是？我们知道，频率越高，光量子的能量就越大。也就意味着圆柱体表面的光子密度越大。所以，当圆柱体表面都塞满光子时，对应的频率就是最大频率。光子的直径是1个元长度，也就是1E-27m，所以光子的圆球占面积是：п(0.5E- 27)^2= 0.7854E-54 m^2。圆柱表面积除以光子的圆球面积就是满载时的光子数，乘以m0就得到质量m。m0 = 7E-64kg，我们有：h f = m C^2 = m0 C^2
2πr λ/0.7854E-54有：f = 0.95E-13 λ^2 / 1.5708E-54，f^3 = 0.95 C^2 / 1.5708E-41 = 5.43557E+57,fmax = 1.E+19 /sλmin = 1.7051E-11 m, r = 0.1357E-11 m。最大光量子的光子数为： 1.852E+32 大约为相对静止的电子星球光子数的0.14倍。最大光量子的能量为：1.165E-14J。最大光量子的质量为：1.296E-31 kg。1立方米的充满光子的质量是多少呢？m = m0 * 1 m^3 / 0.5236E-81 m^3 = 1.3367E+18 kg
我们知道，星球是由最初的正负电子团自我进化而成的。见卷二、第三章、星球之心。也就意味着地球是自我发育形成的，而不是什么碰撞吸积说、星云收缩说的现代理论。我们知道从几斤重的婴儿发育成100多斤的成人，是需要长时间的进食、锻炼、休息才行；是从外部环境吸取营养来发展自身。所以，地球应该是由当初直径小千倍的密度极高的小球，通过不断的火山喷发、不断堆积而形成的。地球的年龄与太阳、河系、宇宙是同一个年代生成的，所以大爆炸理论有一定的依据。当然现代的大爆炸理论错误不少。 地球形成之初是一个由炽热液体物质组成的炽热的球。随着时间的推移，不断变大，地表的温度不断下降，部分固态的地幔逐渐形成。密度大的物质向地幔深层移动，密度小的物质（岩石等）浮在地球表面，这就形成了一个表面主要由岩石组成的地球。地幔的形成约为1亿年1层；而地核火海的形成估计要20多亿年。而当开始形成地表时，距今已有40亿年。所以，地球从出生至今约为138亿年。已经从木状态到火状态到如今稳定的阴阳平衡的土状态。已到中年，估计地球以及我们的宇宙寿命也就300亿年吧。
如果说地球的质量5.98E+24 kg是对的话，我们假设最初的正负电子团球体半径是r；那么有：4 п r^3 /3 = 5.98E+24 / 1.3367E+18 = 4.47304r = 102.213
也就是说，当初形成地球的正负电子团球体只是直径大约200米。实际上，应该更大一些；在地球还是太阳状态时，不知道抛洒了多少物质？或许，最初直径有1 km吧。月球则更小了；到今，正负电子的结合过程已经完成；不再有火山喷发；不再有磁场。月球看起来就像被一根绳子定在地球上的绕地球转动的气球。或许过100亿年后，地球也不再有磁场，也会像月球一样冷寂吧。
这宇宙的东西，无论小至微子，又或大至宇宙，生命又或物质，都有着相同的本质和架构，小中见大，大中见小。宇宙有生死之别，生命亦有阴阳之别，同一物也有阴阳正反之分。
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