如果没有爱因斯坦的「光量子说」，量子力学的大门将不知何时打开

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爱因斯坦是大家最熟悉，也是热度只增不减的伟大科学家，因为关于爱因斯坦留下的预言都是在近几年随着科学的发展，观测手段的进步才得以验证，4月10日人类首张黑洞照片的公布又一次证明了爱因斯坦是正确的。很多小伙伴最熟悉的莫过于爱因斯坦时空和引力方面的成就，但是爱因斯坦在量子力学方面的成就也是巨大的，他的“光量子说”不仅解释了光电效应，更是为量子力学奠定了基础，光量子也直接引发了科学家对光本质的讨论—光的波粒二象性，让20世纪整个科学界天翻地覆。

赫兹发现光电效应

1887年，在做一系列用来显示电磁波存在的实验过程中，德国物理学家海因利希·赫兹(Heinrich Hertz)首先观察到了光电效应。他无意中注意到，在两个金属球之间，如果其中一个被紫外光照射的话，则这两个金属球之间的火花会变得更亮一些，他对这个“全新的，而且非常令人费解的现象”进行了几个月的研究，而拿不出任何解释，却自认为，当然是错误地认为，这个现象仅限于使用紫外光的情况。赫兹没有等到这个现象得以解释于1894年在36岁的年龄上英年早逝，令人惋惜。

后来，赫兹的前助理菲利普·莱纳德( Philipp Lenard)于1902年又把围绕着光电效应的神秘感更加深了一步。当他把两片金属片放进一个玻璃管中，抽尽空气以后，发现这一现象在真空里也会发生。莱纳德发现，把每片金属片上的导线连接到一个电池时，如果一片金属片受到紫外光的照射，就会有电流流动起来。这种光电效应被解释为被照射的金属片表面在释放电子。对着金属片照射紫外光，就使一些电子获得了足够的能量从金属片上逃逸，穿过空当来到另一片金属片上，这样就完成了一个能产生“光电流”的电路。然而，莱纳德还发现了一些与既有的物理学相矛盾的现象。这就要轮到爱因斯坦和他的光量子了。
爱因斯坦和他的光量子

• 光的强度决定踢出电子的数量
  

人们料想，在提高光束的强度，使它变得更亮的情况下，从金属表面释放出来的电子数量会保持不变，而每个电子的能量会加强。但是莱纳德发现的情况却恰恰相反：释放出来的电子数量更多了，但每个电子所带的能量却没有增加。爱因斯坦的量子说回答得简洁利落：如果光是由量子构成的，那么，加强光束的强度就意味着光束中的量子数量更多了。当更强大的光束打到金属片上的时候，光量子数量的增加导致释放出来的电子的数量相应增加。

• 释放出来的电子能量和光的频率有关
  

菜纳德的第二个奇特发现是，所释放出来的电子不受光束的强度制约，而受光束的频率制约。对此，爱因斯坦已经有了现成的答案。由于光量子的能量与光的频率成正比，因此红光(低频率)的量子就比蓝光高频率)的量子能量低。改变光的颜色(频率)不会使同一强度的光束中量子的数量跟着改变。因此，不管光束是什么颜色，同等数量的量子打到金属片的时候会释放出同等数量的电子。然而，由于不同频率的光是由能量不同的量子所组成，因此释放出来的电子其能量也会或大或小，这取决于所用的光。用紫外光的时候，电子的最大动能要比红光量子所释放出来的最大动能更大。

• 电子的逸出功—功方程
  

还有一个令人费解的现象。任何一种特定的金属都有一个最低的或者说是“临界频率”,低于这个频率，就完全不会释放出任何电子，不管对这种金属照射多长时间或用多大强度对它进行照射。但是，一旦越过这一临界点，电子就会被释放出来，而不论光束的强度有多么弱。由于爱因斯坦引入了一个新的称做“功函数”也就是逸出功的概念，因此他的光量子说再一次给出了答案。
爱因斯坦把光电效应看成是一种结果，就是说，电子需要从光量子中取得足够的能量，来克服把它留在金属表面的力，然后才能逃逸出来，而光电效应就是其结果。爱因斯坦所称的“功函数”,就是电子从金属表面逃逸出来所需要的最低限度能量，而这是随不同的金属而各不相同的。如果光的频率太低，则光量子就没有足够的能量让电子突破把它固定在金属中的束缚力。

所释放电子的最大动能与光频率关系

爱因斯坦把所有这些都编进了一个简单的方程式中：金属表面释放出的电子的最大动能等于它所吸收的光量子的能量减去功函数。利用这个方程式，爱因斯坦预测出，如果把电子的最大动能与所使用的光的频率之间的对应关系画成一个曲线图的话，这个图就会是一条直线，以金属的临界频率为起点。这条线的倾斜度，不管所用的是哪种金属，将始终正好相等于普朗克常数h。这就是爱因斯坦对光电效应的解释，但理论是需要实验验证的，所以就有一部分实验物理学家专门验证理论物理学家的惊人理论。
光电效应方程得到验证

美国实验物理学家罗伯特·密立根把自己生命当中的10年工夫用在了测试爱因斯坦1905年的光电效应方程式上。结果证明爱因斯他是正确的，决然无误。关于爱因斯坦“他是正确的”这句话，现在倒是听了不少次，4月10日黑洞照片的公布，又一次证明爱因斯坦是正确的，这个伟大的人已经在正确的道路上越走越远。
总之，可以说，现代物理学中充斥着大量的问题，在其中一些重要的问题中，几乎没有哪一件爱因斯坦没在其中起到令人瞩目的作用。到了1921年，爱因斯坦被授予了迟来的诺贝尔物理学奖，明确了是奖给他的公式所描述的光电效应法则，而不是他以光量子说为依据所作的解说，他那关于光的量子理论毕竟还是太具颠覆性了，难以被物理学家们接受。但是这也直接引发了科学家对光的本质的争论，量子力学的大门也将逐步打开。




本文选自：今日头条

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如何从噪声中检测出微弱信号？

看完本贴，就知道量子通信一定是个彻头彻尾的骗局!

1.要从随机噪声中检测出非周期性的单脉冲信号，则要求信号幅度必须大于比随机噪声可能出现的极值。

2.要检测被随机噪声淹没的信号，则要求信号具有周期性特征，并将检测带宽压缩到足够小。减小检测带宽，就减小了落入测量带宽内的噪声。基本道理就是，检测系统对周期性信号的累加值会随积分时间增大而增大，而对噪声的累积值会积分时间增大而趋于零。

这意味着，信号越弱，或者噪声越强，要求积分时间时间越长，即检测带宽越窄，测量时间越长。

要想提高分辨率，就必须以降低测量带宽为代价。世界上万事万物都会有约束，否则世界不就乱套了吗？

量子通信收发的是纠缠光子，并且必须一个纠缠光子接着一个纠缠光子发送。必须等到前一个纠缠光子被接收方测量到，才能发送后一个纠缠光子。

显然，量子通信收发的单光子队列实际上不具有前面所述的周期性特征。对每一个纠缠光子而言，只能视为非周期性的单脉冲信号。

由于1个光子最多激发出1个电子，不可能激发出比噪声电子数量极值还多的电子数量。
所以，单光子探测是不可能做到的。

由于量子效率不可能100%，所以1个纠缠光子不一定能激发出1个电子，到底几个纠缠光子才能激发出1个电子，也不好确定，只能说平均几个光子才能激发出1个电子。那么 ，量子通信要求的一个纠缠光子接着一个纠缠光子成功地收发，可能吗？

另外，单个纠缠光子在天地之间能平安地飞行上千公里吗？太阳熄火了？宇宙熄火了？大气层消失了？暴雨、暴雪、沙尘暴、雾霾么有了？飞机、鸟儿不飞了？蝙蝠、苍蝇、蚊子、蝴蝶、蜜蜂都绝迹了？再也看不到云朵了？

通常所说的光子探测器能测量纠缠光子的什么状态？能区别不同的纠缠光子吗？

少光子调制的激光通信或者弱光调制的激光通信，倒是可以做到，非要吹成基于单光子收发的量子通信，实在藐视中国人的智商。

幸亏我对微弱信号检测技术研究和实践了二十多年，不然，也会被潘大神骗了，甚至站在他一边，为伟大的祖国在量子通信应用方面取得一个又一个重大成果，而欢呼雀跃呢！

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小科普:  单光子探测器真能探测单个光子吗？

量子通信是不是骗局？

日本滨松光子学株式会社是全球顶尖的光子技术、光产业的领导者，其光电倍增探测器市场占有率高达90%，三次助力诺贝尔物理学奖。
C13001-01单光子探测器是其性能最卓越的产品之一。
C13001-01的主要参数解读如下:
1.暗计数率:制冷温度-20°C时，最低7cps，最高25cps。
解读:
暗计数率按25cps，没有光子入射时，噪声电子引起的假的光子计数每秒可达25个。注意:
是平均每秒25个假光子计数，也许这25个假光子计数集中在某一时刻。

2.光子探测效率:制冷温度-20°C时，最低35%，典型45%。
解读:
量子效率按最低35%，即平均3个光子才能激发出1个光生电子。请特别注意:是平均3光子才可能激发出1个光生电子，也许某时，30个光子也激发不出1个电子!

要使暗计数率为零，必须绝对零度，冻死所有电子。但是电子都冻死了，量子效率也为零了，再多的光子也激发不出电子了，光子计数器(探测器)没反应了。其实，绝对零度时，光子自己也冻死了。真正的单光子探测器存在吗？

不要望文生义，单光子探测器根本就没有，只能说在噪声电子为零的时间窗口里，有可能探测到单光子。实际无法保证。

即使有关单光子探测的文献堆成长城，也只能证明所有这些文献都是有意或无意造假。

由上述可见，墨子卫星与地面站之间收发单光子，可能吗？

另外，问几个有关单光子能否成功收发的工程技术问题，请量子科骗回答:

1.发射的指定的单个光子在飞行途中，不被大气中的水汽、尘埃、氧、氮、二氧化碳、二氧化硫等物质反射、折射、吸收？
不被其他宇宙粒子撞飞、俘虏？
不被地磁场或人工磁场拐走？
暴雨、暴雪、沙尘暴、雾霾么有了？

2.太阳熄火了？宇宙熄火？没有烈日阳光，没有环境光子或宇宙粒子入射到单光子探测器？

3.单光子探测器只对发射的指定的单光子有响应？

4.什么工艺可以保证收发器镜头绝对光滑并且曲率半径绝对没有误差，以确保单光子沿预定角度出射和入射？

5.什么安装基础(包括地基)和控制技术保证间隔上千公里的收发器完全对准？

6.什么材料保证收发器不会因机械应力和热应力变形，以确保单光子沿预定角度出射和入射，确保收发完全对准？

7.什么措施和材料保证收发器镜头不会被污染？

8.什么样的控制技术能够使地面接收器始终与高速运动的非同步卫星保持精确对准？卫星发射的是单光子。

9.什么样的光子探测器没有噪声电子？因为1个光子最多只能激发出1个电子。光子探测器输出的电流脉冲是源于光子激发出的电子还是噪声电子？

10.量子通信需要测量纠缠光子的什么状态？

11.通常所说的单光子探测器能测量纠缠光子的什么状态？单个光子的自旋方向和角动量，用什么样的仪器能测量？

12什么样的仪器能测量指定的偏振单光子？
单个光子有偏振吗？

13.纠缠光子对在分发的过程中，其中一个纠缠光子被撞飞、被吸收、被拐走，另一个纠缠光子正在正常飞行途中，它们的状态会怎样？

14.纠缠光子对在分发的过程中，其中一个纠缠光子先到达指定的探测器并被探测，另一个纠缠光子还在飞行途中，它们的状态会怎样？

15.怎样的测量才叫光子的纠缠态测量？
纠缠光子在分发过程中遇到各种各样的障碍物，被反射，被折射，被吸收，被其他粒子撞飞，被磁场引偏，算不算测量？

16.墨子号与地面站间是不是基于弱激光调制脉冲的密钥收发？是不是挂羊头卖狗肉？是不是拉大旗作虎皮？


制备单光子、发射单光子、传送单光子、接收单光子、存储单光子、操纵单光子，永远做不到。

最后问一句:
中科大，有没有本事做出一台能分辨0.0001fA(每秒0.6个电子)的微电流测量仪器来，证明中科大有能力检测单个电子，微电流测量这玩意儿不涉及高大上的量子科学，懂电学的人远比懂光学的人多得多。

量子科骗们，你们除了能骗自己祖国的钱，你们有本事能骗到欧美日的钱吗？