上海交通大学实验“戳穿”潘建伟量子通讯“骗术”，你怎么看？

近几年来，中国在量子通信领域领跑全球。不论是基于量子加密还是量子隐形传态的通信，都意味着信息传递的绝对安全。近日，有消息称上海交通大学一团队“破解”了量子加密。如果真的是破解了量子加密，必将对现在的量子通信大厦予以重创。事实到底如何呢？

社会 上一直有造谣传谣的声音说潘建伟的量子通信是骗局，如果听信了谣言或者故意带着恶意去揣测潘建伟，看什么都容易扯出潘建伟是骗子。看了相关论文就能发现，这次所谓的破解了量子加密或者“戳穿潘建伟的量子通信骗术”，根本就是一些人倾向性的恶意解读。

1948年，香农在其论文《保密系统的通信理论》中就已证明了如果密钥流序列绝对随机，一次一密的密码系统是绝对安全不可破解的。这是有严格数学证明的，包括一些咬定量子通信是骗局的人也承认香农的绝对安全密码系统。如果香农的这套理论有问题，绝对安全的通信理论就需要继续寻找。量子密钥就是依靠量子叠加以及量子不可克隆的性质，并结合香农的算法去实现通信的绝对安全。被传的破解了量子加密的《Hacking Quantum Key Distribution via Injection Locking》论文根本也是肯定了通信绝对安全的理论可能，之所以出现了成功率达60%的黑客攻击成功率，是因为现在的量子密钥分发方法存在漏洞，而不是加密理论有问题。

论文并非是要否定量子通信，而是要给研究者带来一个提醒：现在的量子加密还没有达到理想中的可靠，还需要寻找补上量子加密漏洞的方法。量子通信还处于起步阶段，技术不会在刚起步的时候就达到成熟，正如论文中所说，黑客的矛和防守的盾之间的竞争还会继续，直到所有的潜在的漏洞被发现并关闭。发现了密钥分发的漏洞会更好的促进量子通信的发展。

一个科研 历史 不光彩的大忽悠证明别人是忽悠，这个逻辑成立吗？上海交大和北大王国文的文章我都认真看了，实话说量子力学我不懂，但是通信和唯物辩证法还是懂点。

1.通信信道信息被截取很正常，我们身边有无数的各种电磁信号，非常容易被截取，可是能不能解码就是另外事情。即便光纤信号通过高阻跨接一样可以截取，有几个又能解下来？所以上海交大的实验没有说明什么实质的问题。

2.量子计算和量子存储，IBM搞了二十多年，去年发布了阶段成果。其量子力学和光学物理器件的原理是一样的，为什么就没有人说老美呢？王国文的文章就是云里雾里欺负我们这些不懂量子物理的外行。

3.潘院士的团队去年荣获美国科学院大奖，难道老美都是傻呀？量子通信完整的讲应该是量子通信信道，是通信中物理层的内容，其他层面的还是传统通信的东西，目前成功完成了洲际（奥地利）的通信实验，中国内部也开始投入实际应用～人民银行结算系统的密钥分发，我个人认为是成功地迈出了一大步。

4.当年中国搞出氢弹，老美多少年都没整明白我们怎么搞出来的；今天我们一样搞出很多老美整不明白的事情，但是有太多的别有用心或者拿外国科研资助的人在以我否定，本质就是帮外国人拿中国的 科技 情报。当年中国搞出人工合成胰岛素，大量的中国砖家和老外一起喊中国人造假，那时我们没经验傻乎乎地公开整个工艺过程，可惜现在专利都变成西方的。

5.当发射墨子号是有人和我辩论说潘院士是大忽悠，我说不可能，这种项目是要过军委批的，没点把握谁敢胡来？量子通信在军事上用途太大，老美一直如鲠在喉、非常想知道到底怎样？谁在给美国人帮忙？就算退一万步说是假的，老美当年搞出特大忽悠～星球大战计划直接将前苏联搞瘸了，如果真有这效果也行！

量子密码的诞生是不是就意味着黑客的末日？

量子密码术用我们当前的物理学知识来开发不能被破获的密码系统，即如果不了解发送者和接受者的信息，该系统就完全安全。单词量子本身的意思是指物质和能量的最小微粒的最基本的行为：量子理论可以解释存在的任何事物，没有东西跟它相违背。量子密码术与传统的密码系统不同，它依赖于物理学作为安全模式的关键方面而不是数学。实质上，量子密码术是基于单个光子的应用和它们固有的量子属性开发的不可破解的密码系统，因为在不干扰系统的情况下无法测定该系统的量子状态。理论上其他微粒也可以用，只是光子具有所有需要的品质，它们的行为相对较好理解，同时又是最有前途的高带宽通讯介质光纤电缆的信息载体。

【量子密码术理论上如何工作】

理论上，量子密码术工作在以下模式（这个观点是由Bennett和Brassard于1984年开发的传统模式，其他的模式也存在）：

假设两个人想安全地交换信息，命名为Alice和Bob。Alice通过发送给Bob一个键来初始化信息，这个键可能就是加密数据信息的模式。是一个随意的位序列，用某种类型模式发送，可以认为两个不同的初始值表示一个特定的二进制位（0或1）。

我们暂且认为这个键值是在一个方向上传输的光子流，每一个光子微粒表示一个单个的数据位（0或1）。除了直线运行外，所有光子也以某种方式进行振动。这些振动沿任意轴在360度的空间进行着，为简单起见（至少在量子密码术中可简化问题），我们把这些振动分为4组特定的状态，即上、下，左、右，左上、右下和右上、左下，振动角度就沿光子的两极。现在我们为这个综合体加入一个偏光器，偏光器是一种简单的过滤器，它允许处于某种振动状态的原子毫无改变的通过，令其他的原子改变震动状态后通过（它也能彻底阻塞光子通过，但我们在这里将忽略这一属性）。Alice有一个偏光器允许处于这四种状态的光子通过，实际上，她可以选择沿直线（上、下，左、右）或对角线（左上、右下，右上、左下）进行过滤。

Alice在直线和对角线之间转换她的振动模式来过滤随意传输的单个光子。这样时，就用两种振动模式中的一种表示一个单独的位，1或0。

当接受到光子时，Bob必须用直线或对角线的偏光镜来测量每一个光子位。他可能选择正确的偏光角度，也可能出错。由于Alice选择偏光器时非常随意，那么当选择错误的偏光器后光子会如何反应呢？

Heisenberg不确定原理指出，我们不能确定每一个单独的光子会怎样，因为测量它的行为时我们改变了它的属性（如果我们想测量一个系统的两个属性，测量一个的同时排除了我们对另外一个量化的权利）。然而，我们可以估计这一组发生了什么。当Bob用直线侧光器测量左上/右下和右上/左下（对角）光子时，这些光子在通过偏光器时状态就会改变，一半转变为上下振动方式，另一半转变为左右方式。但我们不能确定一个单独的光子会转变为哪种状态（当然，在真正应用中，一些光子会被阻塞掉，但这与这一理论关系不大）。

Bob测量光子时可能正确也可能错误，可见，Alice和Bob创建了不安全的通信信道，其他人员也可能监听。接下来Alice告诉Bob她用哪个偏光器发送的光子位，而不是她如何两极化的光子。她可能说8597号光子（理论上）发送时采用直线模式，但她不会说发送时是否用上、下或左、右。Bob这是确定了他是否用正确的偏光器接受了每一个光子。然后Alice和Bob就抛弃他利用错误的偏光器测量的所有的光子。他们所拥有的，是原来传输长度一半的0和1的序列。但这就形成了one-time pad(OTP)理论的基础，即一旦被正确实施，就被认为是完全随意和安全的密码系统。

现在，我们假设有一个监听者，Eve，尝试着窃听信息，他有一个与Bob相同的偏光器，需要选择对光子进行直线或对角线的过滤。然而，他面临着与Bob同样的问题，有一半的可能性他会选择错误的偏光器。Bob的优势在于他可以向Alice确认所用偏光器的类型。而Eve没有办法，有一半的可能性她选择了错误的检测器，错误地解释了光子信息来形成最后的键，致使其无用。

而且，在量子密码术中还有另一个固有的安全级别，就是入侵检测。Alice和Bob将知道Eve是否在监听他们。Eve在光子线路上的事实将非常容易被发现，原因如下：

让我们假设Alice采用右上/左下的方式传输编号为349的光子给Bob，但这时,Eve用了直线偏光器，仅能准确测定上下或左右型的光子。如果Bob用了线型偏光器，那么无所谓，因为他会从最后的键值中抛弃这个光子。但如果Bob用了对角型偏光器，问题就产生了，他可能进行正确的测量，根据Heisenberg不确定性理论，也可能错误的测量。Eve用错误的偏光器改变了光子的状态，即使Bob用正确的偏光器也可能出错。

一旦发现了Eve的恶劣行为，他们一定采取上面的措施，获得一个由0和1组成的唯一的键序列，除非已经被窃取了，才会产生矛盾。这时他们会进一步采取行动来检查键值的有效性。如果在不安全的信道上比较二进制数字的最后键值是很愚蠢的做法，也是没必要的

我们假设最后的键值包含4000位二进制数字，Alice和Bob需要做的就是从这些数字当中随机的选出一个子集，200位吧，根据两种状态（数字序列号2，34，65，911，等）和数字状态(0或1)，进行比较，如果全部匹配，就可以认为Eve没有监听。如果她在监听，那么不被发现几率是万亿分之一，也就是不可能不被发现。Alice和Bob发现有人监听后将不再用这个键值，他们将在Eve不可到达的安全信道上重新开始键值地交换，当然上述的比较活动可以在不安全的信道上进行。如果Alice和Bob推断出他们的键值是安全的，因为他们用200位进行了测试，这200位将被从最后的键值中抛弃，4000位变为了3800位。

因此，量子加密术在公共的键值密码术中是连接键值交换的一种相对较容易方便的方式。

【实践中如何工作 】

实践中，量子密码术在IBM的实验室中得到了证明，但仅适合应用于相对较短的距离。最近，在较长的距离上，具有极纯光特性的光纤电缆成功的传输光子距离达60公里。只是与Heisenberg不确定性原理和光纤中的微杂质紧密相连的BERs(出错率)使系统不能稳定工作。虽然有研究已经能成功地通过空气进行传输，但在理想的天气条件下传输距离仍然很短。量子密码术的应用需要进一步开发新技术来提高传输距离。

在美国，华盛顿的白宫和五角大楼之间有专用线路进行实际的应用，同时还连接了附近主要的军事地点、防御系统和研究实验室。从2003年开始，位于日内瓦的id Quantique公司和位于纽约的MagiQ技术公司，推出了传送量子密钥的距离超越了贝内特实验中30厘米的商业产品。日本电气公司在创纪录的150公里传送距离的演示后，最早将在明年向市场推出产品。IBM、富士通和东芝等企业也在积极进行研发。目前，市面上的产品能够将密钥通过光纤传送几十公里。

【量子密码的未来】

除了最初利用光子的偏振特性进行编码外，现在还出现了一种新的编码方法——利用光子的相位进行编码。于偏振编码相比，相位编码的好处是对偏振态要求不那么苛刻。

要使这项技术可以操作，大体上需要经过这样的程序：在地面发射量子信息——通过大气层发送量子信号——卫星接受信号并转发到散步在世界各地的接受目标。这项技术面对的挑战之一，就是大气层站的空气分子会把量子一个个弹射到四面八方，很难让它们被指定的卫星吸收。

另外，这项技术还要面对“低温状态下加密且无法保证加密速度”的挑战。保密与窃密就像矛与盾一样相影相随，它们之间的斗争已经持续了几千年，量子密码的出现，在理论上终结了这场争斗，希望它是真正的终结者。

相关资料

目前我们透过光纤来快速传送稳定且大量的数据。但其实我们还可以有另一种选择，就是直接以光束传递数据，而不透过光纤。然而资料的保密是相当重要的，如何能安全地传送资料，已经成为一种学问，称为「量子密码学 (Quantum Cryptography)」。

量子密码学的理论基础是量子力学，不同于以往理论基础是数学的密码学。如果用量子密码学传递数据，则此数据将不会被任意撷取或被插入另一段具有恶意的数据，数据流将可以安全地被编码及译码。而编码及译码的工具就是随机的序列(bit-strings)，也可以称他为金钥(Key)。当前，量子密码研究的核心内容，就是如何利用量子技术在量子信道上安全可靠地分配金钥。

与传统密码学不同，量子密码学利用物理学原理保护信息。通常把「以量子为信息载体，经由量子信道传送，在合法用户之间建立共享的密钥的方法」，称为量子金钥分配(QKD)，其安全性由「海森堡测不准原理」及「单量子不可复制定理」保证。

「海森堡侧不准原理」是量子力学的基本原理，说明了观察者无法同时准确地侧量待侧物的「位置」与「动量」。「单量子不可复制定理」是海森堡测不准原理的推论，它指在不知道量子状态的情况下复制单个量子是不可能的，因为要复制单个量子就只能先作测量，而测量必然改变量子的状态。

若以量子密码学制作金钥，则此金钥具有不可复制性，因此是绝对安全的。如果不幸被骇客撷取，则因为测量过程中会改变量子状态，骇客盗得的会是毫无意义的资料。

分别来自德国与英国的研究小组在最新一期的Nature期刊上表示，科学家藉由金钥(Key)，在相距23.4公里的两地，以波长为850nm的雷射，在空气中互相传送加密资料。由于两地并没有光纤，资料传递是在一般的空气中进行，因此为了降低环境的干扰，科学家选择在空气稀薄处(海拔2244~2950m)以及夜间(避免光害)，进行实验。这样的距离(23.4公里)已经打破由美国科学家所建立的世界纪录，10公里。

如今科学家已经能在光纤中传递量子金钥。然而随着时代进步，人类信息交换月来越频繁，科学家希望能建立1600公里远的量子金钥传输，将来如果这种数据传输方式成熟，就可以在地表上，快速、安全地传送资料。也可使用此技术作为地表与低轨道卫星的通讯方式，进而建立全球资料保密传送系统。

列举3位在计算机发展史上做出重要贡献的华裔人士，介绍他们的简单生平和贡献。

1:计算机语言之父:尼盖德

10日，计算机编程语言的先驱克里斯汀·尼盖德死于心脏病，享年75岁。尼盖德帮助因特网奠下了基础，为计算机业做出了巨大贡献。据挪威媒体报道，尼盖德11日在挪威首都奥斯陆逝世。

尼盖德是奥斯陆大学的教授，因为发展了Simula编程语言，为MS－DOS和因特网打下了基础而享誉国际。克里斯汀·尼盖德于1926年在奥斯陆出生，1956年毕业于奥斯陆大学并取得数学硕士学位，此后致力于计算机计算与编程研究。

1961年～1967年，尼盖德在挪威计算机中心工作，参与开发了面向对象的编程语言。因为表现出色，2001年，尼盖德和同事奥尔·约安·达尔获得了2001年A．M．图灵机奖及其它多个奖项。当时为尼盖德颁奖的计算机协会认为他们的工作为Java，C＋＋等编程语言在个人电脑和家庭娱乐装置的广泛应用扫清了道路，“他们的工作使软件系统的设计和编程发生了基本改变，可循环使用的、可靠的、可升级的软件也因此得以面世

世纪发现·从图灵机到冯·诺依曼机

英国科学家艾伦·图灵1937年发表著名的《论应用于解决问题的可计算数字》一文。文中提出思考原理计算机——图灵机的概念，推进了计算机理论的发展。1945年图灵到英国国家物理研究所工作，并开始设计自动计算机。1950年，图灵发表题为《计算机能思考吗？》的论文，设计了著名的图灵测验，通过问答来测试计算机是否具有同人类相等的智力。

图灵提出了一种抽象计算模型，用来精确定义可计算函数。图灵机由一个控制器、一条可无限伸延的带子和一个在带子上左右移动的读写头组成。这个在概念上如此简单的机器，理论上却可以计算任何直观可计算的函数。图灵机作为计算机的理论模型，在有关计算机和计算复杂性的研究方面得到广泛应用。

计算机是人类制造出来的信息加工工具。如果说人类制造的其他工具是人类双手的延伸，那么计算机作为代替人脑进行信息加工的工具，则可以说是人类大脑的延伸。最初真正制造出来的计算机是用来解决数值计算问题的。二次大战后期，当时为军事目的进行的一系列破译密码和弹道计算工作，越来越复杂。大量的数据、复杂的计算公式，即使使用电动机械计算器也要耗费相当的人力和时间。在这种背景下，人们开始研制电子计算机。

世界上第一台计算机“科洛萨斯”诞生于英国，“科洛萨斯”计算机是1943年3月开始研制的，当时研制“科洛萨斯”计算机的主要目的是破译经德国“洛伦茨”加密机加密过的密码。使用其他手段破译这种密码需要6至8个星期，而使用‘科洛萨斯’计算机则仅需6至8小时。1944年1月10日，“科洛萨斯”计算机开始运行。自它投入使用后，德军大量高级军事机密很快被破译，盟军如虎添翼。“科洛萨斯”比美国的ENIAC计算机问世早两年多，在二战期间破译了大量德军机密，战争结束后，它被秘密销毁了，故不为人所了解。

尽管第一台电子计算机诞生于英国，但英国没有抓住由计算机引发的技术和产业革命的机遇。相比之下，美国抓住了这一历史机遇，鼓励发展计算机技术和产业，从而崛起了一大批计算机产业巨头，大大促进了美国综合国力的发展。1944年美国国防部门组织了有莫奇利和埃克脱领导的ENIAC计算机的研究小组，当时在普林斯顿大学工作的现代计算机的奠基者美籍匈牙利数学家冯·诺依曼也参加了者像研究工作。1946年研究工作获得成功，制成了世界上第一台电子数字计算机ENIAC。这台用18000只电子管组成的计算机，尽管体积庞大，耗电量惊人，功能有限，但是确实起了节约人力节省时间的作用，而且开辟了一个计算机科学技术的新纪元。这也许连制造它的科学家们也是始料不及的。

最早的计算机尽管功能有限，和现代计算机有很大的差别，但是它已具备了现代计算机的基本部分，那就是运算器、控制器和存储器。

运算器就象算盘，用来进行数值运算和逻辑运算，并获得计算结果。而控制器就象机算机的司令部，指挥着计算机各个部分的工作，它的指挥是靠发出一系列控制信号完成的。

计算机的程序、数据、以及在运算中产生的中间结果以及最后结果都要有个存储的地方，这就是计算机的第三个部件——存储器。

计算机是自动进行计算的，自动计算的根据就是存储于计算机中的程序。现代的计算机都是存储程序计算机，又叫冯·诺依曼机，这是因为存储程序的概念是冯·诺依曼提出的。人们按照要解决的问题的数学描述，用计算机能接受的“语言”编制成程序，输入并存储于计算机，计算机就能按人的意图，自动地高速地完成运算并输出结果。程序要为计算机提供要运算的数据、运算的顺序、进行何种运算等等。

微电子技术的产生使计算机的发展又有了新的机遇，它使计算机小型化成为可能。微电子技术的发展可以追溯到晶体管的出现。1947年美国电报电话公司的贝尔实验室的三位学家巴丁、不赖顿和肖克莱制成第一支晶体管，开始了以晶体管代替电子管的时代。

晶体管的出现可以说是集成电路出台的序幕。晶体管出现后，一些科学家发现，把电路元器件和连线像制造晶体管那样做在一块硅片上可实现电路的小型化。于是，晶体管制造工业经过10年的发展后，1958年出现了第一块集成电路。

微电子技术的发展，集成电路的出现，首先引起了计算机技术的巨大变革。现代计算机多把运算器和控制器做在一起，叫微处理器，由于计算机的心脏——微处理器（计算机芯片）的集成化，使微型计算机应运尔生，并在70－80年代间得到迅速发展，特别是IBM PC个人计算机出现以后，打开了计算机普及的大门，促进了计算机在各行各业的应用，五六十年代，价格昂贵、体积庞大、耗电量惊人的计算机，只能在少数大型军事或科研设施中应用，今天由于采用了大规模集成电路，计算机已经进入普通的办公室和家庭。

标志集成电路水平的指标之一是集成度，即在一定尺寸的芯片上能做出多少个晶体管，从集成电路出现到今天，仅40余年，发展的速度却是惊人的，芯片越做越小，这对生产、生活的影响也是深远的。ENIAC计算机占地150平方米，重达30吨，耗电量几百瓦，其所完成的计算，今天高级一点的袖珍计算器皆可完成。这就是微电子技术和集成电路所创造的奇迹。

现状与前景

美国科学家最近指出，经过30多年的发展，计算机芯片的微型化已接近极限。计算机技术的进一步发展只能寄希望于全新的技术，如新材料、新的晶体管设计方法和分子层次的计算技术。

过去30多年来，半导体工业的发展基本上遵循穆尔法则，即安装在硅芯片上的晶体管数目每隔18个月就翻一番。芯片体积越来越小，包含的晶体管数目越来越多，蚀刻线宽越来越小；计算机的性能也因而越来越高，同时价格越来越低。但有人提出，这种发展趋势最多只能再持续10到15年的时间。

美国最大的芯片生产厂商英特尔公司的科学家保罗·A·帕坎最近在美国《科学》杂志上撰文说，穆尔法则（1965年提出的预测半导体能力将以几何速度增长的法则）也许在未来10年里就会遇到不可逾越的障碍：芯片的微型化已接近极限。人们尚未找到超越该极限的方法，一些科学家将其称之为“半导体产业面临的最大挑战”。

目前最先进的超大规模集成电路芯片制造技术所能达到的最小线宽约为0.18微米，即一根头发的5％那样宽。晶体管里的绝缘层只有4到5个原子那样厚。日本将于2000年初开始批量生产线宽只有0. 13微米的芯片。预计这种芯片将在未来两年得到广泛应用。下一步是推出线宽0. 1微米的的芯片。帕坎说，在这样小的尺寸上，晶体管只能由不到100个原子构成。

芯片线宽小到一定程度后，线路与线路之间就会因靠得太近而容易互相干扰。而如果通过线路的电流微弱到只有几十个甚至几个电子，信号的背景噪声将大到不可忍受。尺寸进一步缩小，量子效应就会起作用，使传统的计算机理论完全失效。在这种情况下，科学家必须使用全新的材料、设计方法乃至运算理论，使半导体业和计算机业突破传统理论的极限，另辟蹊径寻求出路。

当前计算机发展的主流是什么呢？国内外比较一致的看法是

RISC

RISC是精简指令系统计算机（Reduced Instruction Set Computer）的英文缩写。所谓指令系统计算机所能执行的操作命令的集合。程序最终要变成指令的序列，计算机能执行。计算机都有自己的指令系统，对于本机指令系统的指令，计算机能识别并执行，识别就是进行译码——把代表操作的二进制码变成操作所对应的控制信号，从而进行指令要求的操作。一般讲，计算机的指令系统约丰富，它的功能也约强。RISC系统将指令系统精简，使系统简单，目的在于减少指令的执行时间，提高计算机的处理速度。传统的计算机一般都是每次取一条指令，而RISC系统采用多发射结构，在同一时间发射多条指令，当然这必须增加芯片上的执行部件。

并行处理技术

并行处理技术也是提高计算机处理速度的重要方向，传统的计算机，一般只有一个中央处理器，中央处理器中执行的也只是一个程序，程序的执行是一条接一条地顺序进行，通过处理器反映程序的数据也是一个接一个的一串，所以叫串行执行指令。并行处理技术可在同一时间内多个处理器中执行多个相关的或独立的程序。目前并行处理系统分两种：一种具有4个、8个甚至32个处理器集合在一起的并行处理系统，或称多处理机系统；另一种是将100个以上的处理器集合在一起，组成大规模处理系统。这两种系统不仅是处理器数量多少之分，其内部互连方式、存储器连接方式、操作系统支持以及应用领域都有很大的不同。

曾经有一段时间，超级计算机是利用与普通计算机不同的材料制造的。最早的克雷1号计算机是利用安装在镀铜的液冷式电路板上的奇形怪状的芯片、通过手工方式制造的。而克雷2号计算机看起来更加奇怪，它在一个盛有液态碳氟化合物的浴器中翻腾着气泡———采用的是“人造血液”冷却。并行计算技术改变了所有这一切。现在，世界上速度最快的计算机是美国的“Asci Red”， 这台计算机的运算速度为每秒钟2·1万亿次，它就是利用与个人计算机和工作站相同的元件制造的，只不过超级计算机采用的元件较多而已，内部配置了9000块标准奔腾芯片。鉴于目前的技术潮流，有一点是千真万确的，那就是超级计算机与其它计算机的差别正在开始模糊。

至少在近期，这一趋势很明显将会继续下去。那么，哪些即将到来的技术有可能会扰乱计算技术的格局，从而引发下一次超级计算技术革命呢？

这样的技术至少有三种：光子计算机、生物计算机和量子计算机。它们能够成为现实的可能性都很小，但是由于它们具有引发革命的潜力，因此是值得进行研究的。

光子计算机

光子计算机可能是这三种新技术中最接近传统的一种。几十年来，这种技术已经得到了有限的应用，尤其是在军用信号处理方面。

在光子计算技术中，光能够像电一样传送信息，甚至传送效果更好，，光束在把信息从一地传送至另一地的效果要优于电，这也就是电话公司利用光缆进行远距离通信的缘故。光对通信十分有用的原因，在于它不会与周围环境发生相互影响，这是它与电不同的一点。两束光线可以神不知鬼不觉地互相穿透。光在长距离内传输要比电子信号快约100倍，光器件的能耗非常低。预计，光子计算机的运算速度可能比今天的超级计算机快1000到10000倍。

令人遗憾的是，正是这种极端的独立性使得人们难以制造出一种全光子计算机，因为计算处理需要利用相互之间的影响。要想制造真正的光子计算机，就必须开发出光学晶体管，这样就可以用一条光束来开关另一条光束了。这样的装置已经存在，但是要制造具有适合的性能特征的光学晶体管，还需要仰仗材料科学领域的重大突破。

生物计算机

与光子计算技术相比，大规模生物计算技术实现起来更为困难，不过其潜力也更大。不妨设想一种大小像柚子，能够进行实时图像处理、语音识别及逻辑推理的超级计算机。这样的计算机已经存在：它们就是人脑。自本世纪70年代以来，人们开始研究生物计算机（也叫分子计算机），随着生物技术的稳步发展，我们将开始了解并操纵制造大脑的基因学机制。

生物计算机将具有比电子计算机和光学计算机更优异的性能。如果技术进步继续保持目前的速度，可以想像在一二十年之后，超级计算机将大量涌现。这听起来也许像科幻小说，但是实际上已经出现了这方面的实验。例如，硅片上长出排列特殊的神经元的“生物芯片”已被生产出来。

在另外一些实验室里，研究人员已经利用有关的数据对DNA的单链进行了编码，从而使这些单链能够在烧瓶中实施运算。这些生物计算实验离实用还很遥远，然而1958年时我们对集成电路的看法也不过如此。

量子计算机

量子力学是第三种有潜力创造超级计算革命的技术。这一概念比光子计算或生物计算的概念出现得晚，但是却具有更大的革命潜力。由于量子计算机利用了量子力学违反直觉的法则，它们的潜在运算速度将大大快于电子计算机。事实上，它们速度的提高差不多是没有止境的。一台具有5000个左右量子位的量子计算机可以在大约3 0秒内解决传统超级计算机需要100亿年才能解决的素数问题。

眼下恰好有一项重要的用途适合这种貌似深奥的作业。通过对代表数据的代码进行加密，计算机数据得到保护。而解密的数学“钥匙”是以十分巨大的数字——一般长达250位——及其素数因子的形式出现的。这样的加密被认为是无法破译的，因为没有一台传统计算机能够在适当的时间里计算出如此巨大数字的素数因子。但是，至少在理论上，量子计算机可以轻易地处理这些素数加密方案。因此，量子计算机黑客将不仅能够轻而易举地获得常常出没于各种计算机网络（包括因特网）中的信用卡号码及其他个人信息，而且能够轻易获取政府及军方机密。这也正是某些奉行“宁为人先、莫落人后”这一原则的政府机构一直在投入巨资进行量子计算机研究的原因。

量子超级网络引擎

量子计算机将不大可能破坏因特网的完整性，不仅如此，它们到头来还可能给因特网带来巨大的好处。两年前，贝尔实验室的研究人员洛夫·格罗弗发现了用量子计算机处理我们许多人的一种日常事务的方法———搜寻隐藏在浩如烟海的庞大数据库内的某项信息。寻找数据库中的信息就像是在公文包里找东西一样。如果各不相同的量子位状态组合分别检索数据库不同的部分，那么其中的一种状态组合将会遭遇到所需查找的信息。

由于某些技术的限制，量子搜索所能带来的速度提高并没有预计的那么大，例如，如果要在1亿个地址中搜索某个地址，传统计算机需要进行大约5000万次尝试才能找到该地址；而量子计算机则需大约1万次尝试，不过这已经是很大的改善了，如果数据库增大的话，改善将会更大。此外，数据库搜索是一种十分基础的计算机任务，任何的改善都很可能对大批的应用产生影响。

迄今为止，很少有研究人员愿意预言量子计算机是否将会得到更为广泛的应用。尽管如此，总的趋势一直是喜人的。尽管许多物理学家————如果不是全部的话———一开始曾认为量子力学扑朔迷离的本性必定会消除实用量子计算技术面临的难以捉摸而又根深蒂固的障碍，但已经进行的深刻而广泛的理论研究却尚未能造就一台实实在在的机器。

那么，量子计算机的研究热潮到底意味着什么？计算技术的历史表明，总是先有硬件和软件的突破，然后才出现需要由它们解决的问题。或许，到我们需要检索那些用普通计算机耗时数月才能查完的庞大数据库时，量子计算机才将会真正开始投入运行。研究将能取代电子计算机的技术并非易事。毕竟，采用标准微处理器技术的并行计算机每隔几年都会有长足的进步。因此，任何要想取代它的技术必须极其出色。不过，计算技术领域的进步始终是十分迅速的，并且充满了意想不到的事情。对未来的预测从来都是靠不住的，事后看来，那些断言“此事不可行”的说法，才是最最愚蠢的。

除了超级计算机外，未来计算机还会在哪些方面进行发展呢？

多媒体技术

多媒体技术是进一步拓宽计算机应用领域的新兴技术。它是把文字、数据、图形、图像和声音等信息媒体作为一个集成体有计算机来处理，把计算机带入了一个声、文、图集成的应用领域。多媒体必须要有显示器、键盘、鼠标、操纵杆、视频录象带／盘、摄象机、输入／输出、电讯传送等多种外部设备。多媒体系统把计算机、家用电器、通信设备组成一个整体由计算机统一控制和管理。多媒体系统将对人类社会产生巨大的影响。

网络

当前的计算机系统多是连成网络的计算机系统。所谓网络，是指在地理上分散布置的多台独立计算机通过通信线路互连构成的系统。根据联网区域的大小，计算机网络可分成居域网和远程网。小至一个工厂的各个车间和办公室，大到跨洲隔洋都可构成计算机网。因特网将发展成为人类社会中一股看不见的强大力量－－它悄无声息地向人们传递各种信息，以最快、最先进的手段方便人类的工作和生活。现在的因特网发展有将世界变成“地球村”的趋势。

专家认为PC机不会马上消失，而同时单功能或有限功能的终端设备（如手执电脑、智能电话）将挑战PC机作为计算机革新动力的地位。把因特网的接入和电子邮件的功能与有限的计算功能结合起来的“置顶式”计算机如网络电视将会很快流行开来。单功能的终端最终会变得更易应用

智能化计算机

我们对大脑的认识还很肤浅，但是使计算机智能化的工作绝不能等到人们对大脑有足够认识以后才开始。使计算机更聪明，从开始就是人们不断追求的目标。目前用计算机进行的辅助设计、翻译、检索、绘图、写作、下棋、机械作业等方面的发展，已经向计算机的智能化迈进了一步。随着计算机性能的不断提高，人工智能技术在徘徊了50年之后终于找到了露脸的机会，世界头号国际象棋大师卡斯帕罗夫向“深蓝”的俯首称臣，让人脑第一次尝到了在电脑面前失败的滋味。人类从来没有像今天这样深感忧惧，也从来没有像今天这样强烈地感受到认识自身的需要。

目前的计算机，多数是冯·诺依曼型计算机，它在认字、识图、听话及形象思维方面的功能特别差。为了使计算机更加人工智能化，科学家开始使计算机模拟人类大脑的功能，近年来，各先进国家注意开展人工神经网络的研究，向计算机的智能化迈出了重要的一步。

人工神经网络的特点和优越性，主要表现在三个方面：具有自学功能。六如实现图象识别时，只要线把许多不同的图象样板和对应的应识别的结果输入人工神经网络，网络就会通过自学功能，漫漫学会识别类似的图像。自学功能对于预测有特别重要的意义。预期未来的人工神经网络计算机将为人类提供同经济预测、市场预测、效益预测、其前途是很远大的。

具有联想储存功能。人的大脑是具有两厢功能的。如果有人和你提起你幼年的同学张某某。，你就会联想起张某某的许多事情。用人工神经网络的反馈网络就可以实现这种联想。

具有高速寻找优化解的能力。寻找一个复杂问题的优化解，往往需要很大的计算量，利用一个针对某问题而设计的反馈人工神经网络，发挥计算机的高速运算能力，可能很快找到优化解。

人工神经网络是未来为电子技术应用的新流域。智能计算机的构成，可能就是作为主机的冯·诺依曼机与作为智能外围的人工神经网络的结合。

人们普遍认为智能计算机将像穆尔定律（1965年提出的预测半导体能力将以几何速度增长的定律）的应验那样必然出现。提出这一定律的英特尔公司名誉董事长戈登·穆尔本人也同意这一看法，他认为：“硅智能将发展到很难将计算机和人区分开来的程度。”但是计算机智能不会到此为止。许多科学家断言，机器的智慧会迅速超过阿尔伯特·爱因斯坦和霍金的智慧之和。霍金认为，就像人类可以凭借其高超的捣弄数字的能力来设计计算机一样，智能机器将创造出性能更好的计算机。最迟到下个世纪中叶（而且很可能还要快得多），计算机的智能也许就会超出人类的理解能力。

科学与佛学相遇

【今日课程·中大博研】《科学与佛学相遇》

我们称之为真实的任何东西都是由不能视为真实的东西所构成。有些形而上学家甚至怀疑一棵树或一间房子在没有人看它时是否还真实存在，这些在我们这些凡夫俗子看来简直太可笑了。但可笑的是我们，因为最实际最客观的科学~物理学，已经发现这样的结论：微观状态物体在未被观测时的确并不「真实」存在。

我们所见到的物理世界，均是主观测量塌缩的结果，也是千万中可能表现的一种呈现。一切都是真性的缘起，测量依赖于观测之智，结果必然形成差别万象。所有观察到的事物，原本是空，一切唯主观观测而有。正如阿奎那所讲的：＂被认识的事物按照认知者的方式存在于认知者之内。＂除此之外，并无任何事物。

瑜伽行派（唯识宗）所述的阿赖耶识的种子，其实就是物理学的量子，量子没被意识观测时是波的状态，只有意识参与时才有可能变成粒子，所以叫做“波粒二象性”，当波变成粒子时才能成为物质，所以意识是世界物质的基本。这与佛教认为的世界的一切都是“唯识所变、唯心所现”的有异曲同工之妙！

量子理论中的古怪行为可能只是我们大脑的想像。          科学家刚刚构建了一个量子黑客帝国。据新的理论，量子信息可能并不是客观存在，而纯粹是我们大脑的运作。

量子力学能够很好地解释我们这个宇宙中的许多谜团，但也产生了大量矛盾。波函数是量子理论中的关键，如果它能够成立，那粒子就可以同时存在于两个地方，信息的传播速度会比光速还快，薛定谔的那只猫也会同时死去和活着。2001年出现的“量子贝叶斯”理论最近几年开始受人重视起来，这个理论认为，波函数并不是一种真实的存在，而是一种与我们解释量子体系的方式有关的意识状态。

《自然》杂志上新近发表的一篇论文认为，波函数是一种主观过滤器，是观察者用以审视量子体系的一个模型。

“‘量子贝叶斯’理论认为，波函数只是一种数学工具，观察者以此为量子体系的特点树立信心，”作者Hans Christian von Baeyer如是说。“在它的概念里，波函数在现实世界中并不存在，只反映了个体的主观意识状态。”

“量子贝叶斯”理论并非认为世界是不真实的，量子体系也依然存在。但现实世界和观察者世界是分离的，量子信息是我们头脑中的过程。波函数并不存在于物理世界，而是主观经验的一种描述。

虽然听起来很古怪，但这个理论并不比量子理论本身更奇特。许多和量子力学有关的矛盾，它都可以很好地解决。如果波函数只存在于想像中，那么在量子体系中，用以计算可能性的方程就会变简单，简单到与经典物理方程一般无二。波函数“将成为人类最强大的抽象成果，”科内尔大学的理论物理学家N. David Mermin这样说。

原理论的提出者之一Christopher A. Fuchs认为，“量子贝叶斯”理论实际上是在说，每个个体都有在自己的头脑中重塑宇宙的能力。

“拥有自由意志的实验者所作的每一次测量，都在重塑这个世界。”

（中大博研·管理哲学17期）

塞林格谈神秘的量子世界

以下文章来源于墨子沙龙 ，作者Anton Zeilinger。

大约从20世纪70年代开始，人们开始在实验上深入 探索 量子世界，思考这个世界是否真的如此奇妙。当时并不是为了应用而进行实验，新生的婴儿又能做什么呢？所以，我们之中的一些人在20世纪70年代和80年代早期所做的工作并没有什么实际用处，而后来我们却收获了惊喜。这是我生命中最大的惊喜之一，我确信这样的事情还会再发生。

相信大家对量子物理的一些基本概念已经有所了解了。我想从另外的角度来讨论这些概念。你们闲暇时可以思考一下这些与众不同的观念，也许会对你有所帮助。

这幅图是尼尔斯·玻尔所绘画的双缝实验装置。玻尔是一名丹麦的理论物理学家，关于量子力学，他和爱因斯坦有过激烈的讨论，大家一定听说过这些故事。

请注意图中最前面的那条缝，它在这个实验中非常重要，它使得光源保持稳定，这样才能看到干涉条纹。当一束光——也可以是其他东西，如电子——到达并透过第一条缝，然后穿过中间的两个缝隙，你会在观察板上看到明暗相间的条纹。从波的角度出发，这很好理解，但是如果我们只让一个粒子穿过，会发生什么呢？当只有一个粒子穿过时，这个可怜的粒子会怎样呢，它会落在哪里？

情况似乎是这样的：当一个粒子落在了某处，你发射第二个粒子，它也会落在某处。如果你发射了成千上万个粒子，这些粒子将会飞过缝隙，产生成千上万个落点——最后你会看到明暗相间的条纹。然而，只要你关闭其中任一条缝隙，这些条纹都将会消失。也就是说，基本上每个穿过缝隙的光子都知道这两个缝隙是打开的还是关闭的。

这时爱因斯坦会说：“光子本来就必须穿过这两个缝隙之一，不是吗？这有什么意义，只是换个方式表述了而已。”这是爱因斯坦1909年所说的。他认为，一个光子只能从这里或者那里穿过，所以条纹只会在很多光子同时穿过时出现。它们相遇，互相交流信息，知道哪条缝隙是打开、哪条是关闭的，从而它们可以重新设置自身的“性质”。

现在已经有很多实验可以一次只让一个粒子通过。那么，答案是什么呢？目前的观点是，一个粒子可能经过宇宙中的任意一条路径，要想观测到明暗相间的干涉现象，这只有在没有路径信息的时候才能做到。这就是信息所扮演的角色。很重要的一点是，问题的关键不在于你是否一直盯着粒子看，而是你是否得到了粒子行走路径的信息。

双缝干涉实验通常使用光子进行实验，不过原则上讲，没道理大的粒子就不会发生干涉。但这对于实验学家来说，是一项巨大的挑战。我们在国际上率先开展了中子、原子、大分子的量子干涉实验。

再提一个很有名的概念——“薛定谔猫”叠加态，我们不讨论很多细节。有人说这只猫是死或生的，这是一个错误的说法，应当说它是处在死和生的叠加态。那么，我们能在多大的系统里观测到这样的叠加态呢？它对系统的尺度有没有限制？这成为实验上的挑战。甚至，我们能在生命系统中观测到叠加态吗？我的答案是，可以！当然，在生命系统中，很多相关的领域都还是空白。

还有一个相关的概念——随机性，这是一个有争议的概念。假设我们有一个非常弱的光源，发出的光通过一个玻璃片。这个玻璃片是一面镜子，却不是一面很好的镜子，它会反射一半的光，然后让另外一半透过去。想象你站在商店的橱窗前，你能看到店里的东西，也能看到自己，它就是这样的一面镜子。

那么，大家都来思考一下：如果单个的光子或单个的其他粒子来到镜子上，会发生什么呢？这个粒子会做什么？它会穿过去还是被反射？量子物理告诉我们，它不可再分，所以它必须做一个决定。两边都有一个探测器，当这个光子被反射了，我们称这件事为“0”，当它穿过去了，我们称之为“1”。

当然，刚才描述它的方式是错误的，因为这个粒子并不是去这里或者去那里——它是以两条路径的叠加态形式传播，就像在双缝实验中那样。它并不知道自己在哪，没人知道它在哪。但是当你在路径上放了探测器，某个时刻，粒子“啪”的一下撞击了其中一个探测器，这时候，这个粒子的叠加态就塌缩到了这里，也就再也不会出现在另一个探测器上了。在1927年，这样的事情让爱因斯坦感到非常困惑。

另外，这个实验除了作为一个有趣的现象，还可以为你提供一串随机数。当你一个接一个去做很多次这样的测量，你会得到一串随机数。这也是潘建伟教授团队所从事的一个重要工作。

现在的问题是，我们能否从原则上解释：为什么在这种情况下光子会被反射，而在另外一种情况下光子会穿过去？量子力学并没有给我们解释。或许不是所有人都同意，但我个人的诠释是，这是一种新的随机性，一种在经典图像下不存在的随机性。这一随机性不是由于我们没有足够的信息，而是由于这个世界本身就没有足够的信息。这是我个人的观点，也是海森堡和玻尔等人的观点。但爱因斯坦不这么认为，他是不喜欢这个观点的人之一。他有一句很著名的话：“上帝不掷骰子”。而玻尔回答他“不要教上帝怎么掌管这个世界”。这个回答很棒，我想这个世界上唯一敢于教上帝怎么掌管世界的人就是爱因斯坦了。

当一个粒子或其他物体处在两个概率事件的叠加态时，我们称其为量子比特 （qubit） 。一个简单的开关，只有开或关两个状态 （让它们分别对应“0”、“1”） ，可以看做是一个比特。如果我们进行打开或关闭的动作，两个状态的切换就会立马实现，而一个量子比特会是两个状态的叠加态。问题是你没办法去观测它，在你观测它的一瞬间，它就会塌缩成开或关。但我们只需要想象一下，这东西是0“和”1。“和”这个字在这里有了新的含义，它的含义和经典物理中不一样，它代表着所有你可能测到的态。

1935年，爱因斯坦和波多尔斯基 （Boris Podolsky） 、罗森 （Nathan Rosen） 一起发表了一篇文章，题目是 “Can quantum-mechanical description of physical reality be considered complete?” （“量子力学对物理实在的描述能被认为是完备的吗？”） 。这就是著名的EPR文章。在文章中他们提出，如果有两个粒子，它们相互作用后分开，这样就会出现对其中一个粒子的测量会影响另一个粒子的情况。爱因斯坦不喜欢这种事情，并且将其称为“幽灵般的超距作用”。对于这篇文章，《纽约时报》评论道：“爱因斯坦攻击了量子理论：一位科学家和他的两个同事发现它不完备”。如果你和爱因斯坦一起发表文章，你就不被称为“科学家”了，仅仅是个“同事”。

随后，薛定谔用了一个非常漂亮的词语来描述这件事。他使用了德语“Verschränkung”，意思是两个物体关联了起来。但对应的英文翻译“Entanglement”表意很糟糕，就像在表示一团乱麻。相比下，德语名字就好多了，它指的是两个事物之间非常好的关联，这个关联可能在未来被用以实现“纠缠的骰子”。我们现在买不到它，也许在未来的50年内可以买到。所谓纠缠的骰子就是指，无论这对骰子相距多远，如果你扔了一个6，那么另一个也会是6；如果你扔了一个3，那么另一个也会是3；以此类推。它们完美同步，但实际上它们之间并没有连接起来。薛定谔表示这不是我们现在已知的物理，这是新的物理现象。

现在我们开始讨论量子密码学。量子密码学有趣的地方是，两个人用经典的信道来交换信息，然后他们使用量子信道来建立秘钥。你可以让窃听者操作所有的信道，但只要你操作正确，就算是Makarov教授 （注：一位著名的量子黑客） 来做信道攻击，你仍然是完全安全的，窃听者无法获得任何信息。实现的方法之一就是利用纠缠。

首先，我们生成一对纠缠的光子，比如它们在偏振维度发生纠缠，然后把它们往两端传输。这时，位于两端的Alice和Bob测量它们的偏振。在每一端，都能测到垂直或水平偏振，也就是0或者1。重点是，如果Alice和Bob在两端进行同样方式的偏振测量，那么两人的结果就会完美相关：要么都是0，要么都是1。

Alice和Bob获得了两个随机数序列，它们是完美关联的，也就是同时在两地生成了秘钥。注意，在这种方式中你不需要传输秘钥，它是由阿图尔·埃克特 （Artur Ekert） 最早提出的。你需要做的是，首先对原始数据加密。比如Alice想要发送一张图片，那么我们将要发送的图片和Alice的秘钥这两组数据混合成一幅图，这就是传输过程中间的加密图片。由于采用“一次一密”的加密技术，其他人无从破解这张图到底是什么。但是Bob有相同的秘钥，他可以一个比特、一个比特地将这幅图解码出来。

量子隐形传态 （quantum teleportation） ，这是一种奇特的量子现象，你们或许听过它。

在科幻作品中，量子隐形传态大概就是大喊一声：“Scotty，传送我” (注：《星际迷航》中的经典台词) 。那你们知道为什么在电影中会这么拍吗？电影中这么拍是为了节省制作成本！一艘飞船到达地面，你看着它着陆，拍摄这样的场景是很贵的。但是拍摄一束光把人传过去的场景就不贵了。

电影中的设定是扫描信息、传输信息，然后重组物质。这个设定已经被很多人批评，因为这是不可能实现的。由于量子力学原理，如果你只有一个系统，我们是无法获得系统的所有信息的。海森堡，量子力学奠基人之一，说“不可能完全测量出系统状态的全部信息”。所以电影制作人私下里发明了“海森堡补偿”的概念，当然这实际上并不存在。

正如海森堡所说，你无法完整的测量出要传输的初态的信息，而量子隐形传态妙就妙在：你并不测量要传输的初态，你仅仅只是利用了纠缠。借助量子纠缠，我们可以将未知的量子态传输到遥远的地点。1997年，我和同事首次完成了量子隐形传态的原理性实验验证，实验非常成功。潘建伟也是这一个实验的重要参与者之一。

在最初的实验中，我们所实现的传输距离很短。后来，我们又完成了跨越多瑙河的量子隐形传态实验，以及非洲加那利群岛之间的远距离纠缠和隐形传态实验。岛屿之间的距离是百公里左右，在很长时间内这都是纠缠分发的最长纪录。现在很显然，它被“墨子号”量子卫星打败了。

墨子是中国古代的一位哲学家，他是第一个证明光沿直线传播的人。你可能会说，这不是很显然的吗？但它是需要证明的。“墨子号”量子卫星的命名就是为了纪念他。通过“墨子号”量子卫星，科学家们不仅实现了千公里级的纠缠分发和量子隐形传态，还实现了第一个洲际量子通信实验。

中国在远距离量子通信领域已经领先于世界。通过“墨子号”量子卫星以及上海和北京之间的量子“京沪干线”，他们在千公里级距离上实现了纠缠分发和量子通信。全球性量子网络的远景也很令人振奋：地面上，我们有局域网，通过空气和光纤来传播光子；然后建立地面和量子卫星的联系，从而把信号传到世界上任何一个地方。我们也想在欧洲建立一个量子网络，不过尺度比中国的要小得多。

我相信，我们会为未来的发展感到震惊。

（整理、节选自作者2019年在“墨子沙龙”的演讲）

量子密码系统－－－让“黑客”无可奈何

---什么是黑客?

Jargon File中对“黑客”一词给出了很多个定义，大部分定义都涉及高超的编程技术，强烈的解决问题和克服限制的欲望。如果你想知道如何成为一名黑客，那么好，只有两方面是重要的。（态度和技术）

长久以来，存在一个专家级程序员和网络高手的共享文化社群，其历史可以追溯到几十年前第一台分时共享的小型机和最早的ARPAnet实验时期。 这个文化的参与者们创造了“黑客”这个词。 黑客们建起了Internet。黑客们使Unix操作系统成为今天这个样子。黑客们搭起了Usenet。黑客们让WWW正常运转。如果你是这个文化的一部分，如果你已经为它作了些贡献，而且圈内的其他人也知道你是谁并称你为一个黑客，那么你就是一名黑客。

黑客精神并不仅仅局限于软件黑客文化圈中。有些人同样以黑客态度对待其它事情如电子和音乐---事实上，你可以在任何较高级别的科学和艺术中发现它。软件黑客们识别出这些在其他领域同类并把他们也称作黑客---有人宣称黑客实际上是独立于他们工作领域的。 但在本文中，我们将注意力集中在软件黑客的技术和态度，以及发明了“黑客”一词的哪个共享文化传统之上。

另外还有一群人，他们大声嚷嚷着自己是黑客，实际上他们却不是。他们是一些蓄意破坏计算机和电话系统的人（多数是青春期的少年）。真正的黑客把这些人叫做“骇客”(cracker)，并不屑与之为伍。多数真正的黑客认为骇客们是些不负责任的懒家伙，还没什么大本事。专门以破坏别人安全为目的的行为并不能使你成为一名黑客， 正如拿根铁丝能打开汽车并不能使你成为一个汽车工程师。不幸的是，很多记者和作家往往错把“骇客”当成黑客；这种做法激怒真正的黑客。

根本的区别是：黑客们建设，而骇客们破坏。

如果你想成为一名黑客，继续读下去。如果你想做一个骇客，去读 alt.2600 新闻组，并在发现你并不像自己想象的那么聪明的时候去坐5到10次监狱。 关于骇客，我只想说这么多。

---黑客的态度

黑客们解决问题，建设事物，信仰自由和双向的帮助，人人为我, 我为人人。

要想被认为是一名黑客，你的行为必须显示出你已经具备了这种态度。要想做的好象你具备这种态度，你就不得不真的具备这种态度。但是如果你想靠培养黑客态度在黑客文化中得到承认，那就大错特错了。因为成为具备这些特质的这种人对你自己非常重要，有助于你学习，并给你提供源源不断的活力。同所有有创造性的艺术一样，成为大师的最有效方法就是模仿大师的精神---不是仅从理智上，更要从感情上进行模仿。

So，如果你想做一名黑客，请重复以下事情直到你相信它们：

1 这世界充满待解决的迷人问题

做一名黑客有很多乐趣，但却是些要费很多气力方能得到的乐趣。 这些努力需要动力。成功的运动员从健壮体魄，挑战自我极限中汲取动力。同样，做黑客，你必须

要有从解决问题，磨练技术，锻炼智力中得到基本的热望。如果你还不是这类人又想做黑客，你就要设法成为这样的人。否则你会发现，你的黑客热情会被其他诱惑无情地吞噬掉---如金钱、性和社会上的虚名。

（同样你必须对你自己的学习能力建立信心---相信尽管你对某问题所知不多，但如果你一点一点地学习、试探，你最终会掌握并解决它。）

2. 一个问题不应该被解决两次

聪明的脑瓜是宝贵的，有限的资源。当这个世界还充满其他有待解决的有趣问题之时，他们不应该被浪费在重新发明轮子这些事情上。 作为一名黑客，你必须相信其他黑客的思考时间是宝贵的---因此共享信息，解决问题并发布结果给其他黑客几乎是一种道义，这样其他人就可以去解决新问题而不是重复地对付旧问题。

(你不必认为你一定要把你的发明创造公布出去，但这样做的黑客是赢得大家尊敬最多的人。卖些钱来给自己养家糊口，买房买车买计算机甚至发大财和黑客价值也是相容的，只要你别忘记你还是个黑客。)

3. 无聊和乏味的工作是罪恶

黑客们应该从来不会被愚蠢的重复性劳动所困扰，因为当这种事情发生时就意味着他们没有在做只有他们才能做的事情---解决新问题。这样的浪费伤害每一个人。因此，无聊和乏味的工作不仅仅是令人不舒服而已，它们是极大的犯罪。 要想做的象个黑客，你必须完全相信这点并尽可能多地将乏味的工作自动化，不仅为你自己，也为了其他人（尤其是其他黑客们）。

(对此有一个明显的例外。黑客们有时也做一些重复性的枯燥工作以进行“脑力休息”，或是为练熟了某个技巧，或是获得一些除此无法获得的经验。但这是他自己的选择---有脑子的人不应该被迫做无聊的活儿。）

4 自由就是好

黑客们是天生的反权威主义者。任何能向你发命令的人会迫使你停止解决令你着迷的问题，同时，按照权威的一般思路，他通常会给出一些极其愚昧的理由。因此，不论何时何地，任何权威，只要他压迫你或其他黑客，就要和他斗到底。

(这并非说任何权力都不必要。儿童需要监护，罪犯也要被看管起来。 如果服从命令得到某种东西比起用其他方式得到它更节约时间，黑客会同意接受某种形式的权威。但这是一个有限的、特意的交易；权力想要的那种个人服从不是你的给予，而是无条件的服从。)

权力喜爱审查和保密。他们不信任自愿的合作和信息共享---他们只喜欢由他们控制的合作。因此，要想做的象个黑客，你得对审查、保密，以及使用武力或欺骗去压迫人们的做法有一种本能的反感和敌意。

5. 态度不能替代能力

要做一名黑客，你必须培养起这些态度。但只具备这些态度并不能使你成为一名黑客，就象这并不能使你成为一个运动健将和摇滚明星一样。成为一名黑客需要花费智力，实践，奉献和辛苦。

因此，你必须学会不相信态度，并尊重各种各样的能力。黑客们不会为那些故意装模做样的人浪费时间，但他们却非常尊重能力---尤其是做黑客的能力，不过任何能力总归是好的。具备很少人才能掌握的技术方面的能力尤其为好，而具备那些涉及脑力、技巧和聚精会神的能力为最好。

如果你尊敬能力，你会享受提高自己能力的乐趣---辛苦的工作和奉献会变成一种高度娱乐而非贱役。 要想成为一名黑客，这一点非常重要。

---基本黑客技术

黑客态度是重要的，但技术更加重要。态度无法替代技术，在你被别的黑客称为黑客之前，有一套基本的技术你必须掌握。 这套基本技术随着新技术的出现和老技术的过时也随时间在缓慢改变。例如，过去包括使用机器码编程，而知道最近才包括了HTML语言。但现在明显包括以下技术：

1 学习如何编程

这当然是最基本的黑客技术。如果你还不会任何计算机语言，我建议你从Python开始。它设计清晰，文档齐全，对初学者很合适。尽管是一门很好的初级语言，它不仅仅只是个玩具。它非常强大，灵活，也适合做大型项目。

但是记住，如果你只会一门语言，你将不会达到黑客所要求的技术水平，甚至也不能达到一个普通程序员的水平---你需要学会如何以一个通用的方法思考编程问题，独立于任何语言。要做一名真正的黑客，你需要学会如何在几天内通过一些手册，结合你现在所知，迅速掌握一门新语言。这意味着你应该学会几种不同的语言。

如果要做一些重要的编程，你将不得不学习C语言，Unix的核心语言。其他对黑客而言比较重要的语言包括Perl和LISP。 Perl很实用，值得一学；它被广泛用于活动网页和系统管理，因此即便你从不用Perl写程序，至少也应该能读懂它。 LISP 值得学习是因为当你最终掌握了它你会得到丰富的经验；这些经验使你在以后的日子里成为一个更好的程序员，即使你实际上可能很少使用LISP本身。

当然，实际上你最好四种都会。 (Python, C, Perl, and LISP). 除了是最重要的四种基本语言，它们还代表了四种非常不同的编程方法，每种都会让你受益非浅。

这里我无法完整地教会你如何编程---这是个复杂的活儿。但我可以告诉你，书本和课程也不能作到。几乎所有最好的黑客都是自学成材的。真正能起作用的就是去亲自读代码和写代码。

学习如何编程就象学习用自然语言写作一样。最好的做法是读一些大师的名著，试着自己写点东西，再读些，再写点，又读些，又写点....如此往复，直到你达到自己在范文中看到的简洁和力量。

过去找到好的代码去读是困难的，因为很少有大型程序的可用源代码能让新手练手。这种状况已经得到了很大的改善；现在有很多可用的开放源码软件，编程工具和操作系统（全都有黑客写成）。这使我们自然地来到第二个话题...

2 得到一个开放源码的Unix并学会使用、运行它

我假设你已经拥有了一台个人计算机或者有一个可用的（ 今天的孩子们真幸福 :-) ）。新手们最基本的一步就是得到一份Linux或BSD-Unix，安装在个人计算机上，并运行它。

当然，这世界上除了Unix还有其他操作系统。但它们都是以二进制形式发送的---你无法读到它的源码，更不可能修改它。尝试在DOS或Windows的机器上学习黑客技术，就象是在腿上绑了铁块去学跳舞。

除此之外，Unix还是Internet的操作系统。你可以不知道Unix而学会用Internet，但不懂它你就无法成为一名Internet黑客。因为这个原因，今天的黑客文化在很大程度上是以Unix为中心的。（这点并不总是真的，一些很早的黑客对此很不高兴，但Unix和Internet之间的共生关系已是如此之强，甚至连微软也无可奈何)

So，装一个Unix---我个人喜欢Linux，不过也有其他选择。（你也可以在同一台机器上同时运行DOS,Windows和Linux）学会它。运行它。用它跟Internet对话。读它的代码。试着去修改他。你会得到比微软操作系统上好的多的编程工具（包括C,Lisp, Python, and Perl），你会得到乐趣，并将学到比你想象的更多知识。

关于学习Unix的更多信息，请看 The Loginataka.

要得到Linux，请看： 哪里能得到 Linux.

3 学会如何使用WWW和写HTML

大多黑客文化建造的东西都在你看不见的地方发挥着作用，帮助工厂、办公室和大学正常运转，表面上很难看到它对他人的生活的影响。Web是一个大大的例外。即便政客也同意，这个巨大而耀眼的黑客玩具正在改变整个世界。单是这个原因（还有许多其它的）， 你就需要学习如何掌握Web。

这并不是仅仅意味着如何使用浏览器（谁都会），而是要学会如何写HTML，Web的标记语言。如果你不会编程，写HTML会教你一些有助于学习的思考习惯。因此，先建起自己的主页。

但仅仅建一个主页也不能使你成为一名黑客。 Web里充满了各种网页。多数是无意义的，零信息量垃圾。

要想有价值，你的网页必须有内容---必须有趣或对其它黑客有用。这样，我们来到下一个话题....

---黑客文化中的地位

象大部分不涉及金钱的文化一样，黑客王国的运转靠声誉维护。你设法解决有趣的问题，但它们到底多有趣，你的解法有多好，是要有那些和你具有同样技术水平的人或比你更牛的人去评判的。

相应地，当你在玩黑客游戏时，你知道，你的分数要靠其他黑客对你的技术的评估给出。（这就是为什么只有在其它黑客称你为黑客是，你才算得上是一名黑客）这个事实常会被黑客是一项孤独的工作这一印象所减弱；它也会被另一个黑客文化的禁忌所减弱（此禁忌的效力正在减弱但仍很强大）：拒绝承认自我或外部评估是一个人的动力。

特别地，黑客王国被人类学家们称为一种精英文化。在这里你不是凭借你对别人的统治来建立地位和名望，也不是靠美貌，或拥有其他人想要的东西，而是靠你的奉献。尤其是奉献你的时间，你的才智和你的技术成果。

要获得其他黑客的尊敬，你可以做以下五种事情：

1. 写开放源码的软件

第一个（也是最基本和传统的）是写些被其他黑客认为有趣或有用的程序，并把程序的原代码公布给大家共享。

（过去我们称之为“自由软件-free software”，但这却使很多不知free的精确含义的人感到不解。现在我们很多人使用“开放源码-open source”这个词）

黑客王国里最受尊敬的大牛们是那些写了大型的、具有广泛用途的软件，并把它们公布出去，使每人都在使用他的软件的人。

2. 帮助测试并修改开放源码的软件

黑客们也尊敬也那些使用、测试开放源码软件的人。在这个并非完美的世界上，我们不可避免地要花大量软件开发的时间在测试和抓臭虫阶段。 这就是为什么任何开放源码的作者稍加思考后都会告诉你好的beta测试员象红宝石一样珍贵。 (他知道如何清楚描述出错症状，很好地定位错误，能忍受快速发布的软件中的bug，愿意使用一些简单的诊断工具) 甚至他们中的一个能判断出哪个测试阶段是延长的、令人精疲力尽的噩梦，哪个只是一个有益健康的玩意儿。

如果你是个新手，试着找一个赶兴趣的正在开发的程序，作一个好的beta测试员。从帮着测试，到帮着抓臭虫，到最后帮着改程序，你会不断进步。以后你写程序时，会有别人来帮你，你就得到了你当初善举的回报。

3. 公布有用的信息

另一个好事是收集整理网页上有用有趣的信息或文档如FAQ。许多主要FAQ的维护者和其他开放源码的作者一样受到大家的尊敬。

4. 帮助维护基础设施的运转

黑客文化是靠自愿者运转的。要使Internet能正常工作，就要有大量枯燥的工作不得不去完成----管理mail list，newsgroup，维护大量文档，开发RFC和其它技术标准等等。做这类事情的人会得到很多人的尊敬，因为每人都知道这些事情是耗时耗力的苦役，不象编码那样好玩。做这些事情需要毅力。

5. 为黑客文化本身服务

最后，你可以为这个文化本身服务（例如象我这样，写一个“如何成为黑客”的初级教程 :-) ）（hehe,象我这样把它翻成中文 :-) ） 这并非一定要在你已经在这里呆了很久，精通所有以上4点，获得一定声誉后后才能去做。

黑客文化没有领袖。精确地说，它确实有些文化英雄和部落长者和历史学家和发言人。若你在这圈内呆的够长，你或许成为其中之一。

记住：黑客们不相信他们的部落长者的自夸的炫耀，因此很明显地去追求这种名誉是危险的。你必须具备基本的谦虚和优雅。

---黑客和怪人(Nerd)的联系

同流行的传说相反，做一名黑客并不一定要你是个怪人。然而，很多黑客都是怪人。做一个出世者有助于你集中精力进行更重要的事情，如思考和编程。

因此，很多黑客都愿意接受“怪人”这个标签，更有甚者愿意使用“傻子(geek)”一词并自以为豪---这是宣布他们与主流社会不合作的声明。

如果你能集中足够的精力来做好黑客同时还能有正常的生活，这很好。今天作到这一点比我在1970年代是个新手是要容易的多。今天主流文化对技术怪人要友善的多。甚至有更多的人意识到黑客通常更富爱心，是块很好的做恋人和配偶的材料。 更多信息见 Girl's Guide to Geek Guys.

如果你因为生活上不如意而为做黑客而吸引，那也没什么---至少你不会分神了。或许以后你会找到自己的另一半。

---风格的意义

重申一下，做一名黑客，你必须进入黑客精神之中。当你不在计算机边上时，你仍然有很多事情可做。它们并不能替代真正的编程（没有什么能替代编程），但很多黑客都那么做，并感到它们与黑客精神存在一种本质的关联。

阅读科幻小说。参加科幻小说讨论会。（一个很好的寻找黑客的场合）

研究禅宗，或练功习武。

练就一双精确的耳朵，学会鉴赏特别的音乐。学会玩某种乐器，或唱歌。

提高对双关语的鉴赏。

学会流畅地用母语写作。（令人惊讶的时，我所知道的所有最棒的黑客，都是很不错的作家）

这些事情，你做的越多，你就越适合做黑客。至于为什么偏偏是这些事情，原因并不很清楚，但它们都涉及到了左-右脑的综合技巧，这似乎是关键所在。（黑客们既需要清晰的逻辑思维，有时也需要强烈的跳出逻辑之外的直觉）

最后，还有一些不要去做的事情。

不要使用愚蠢的，过于哗众取宠的ID

不要自称为网络崩客(punk) ，也不要对那些人浪费时间

不要寄出充满拼写和语法错误的email，或张贴错误百出的文章

做以上的事情，会使大大损害你的声誉。黑客们个个记忆超群---你将需要数年的时间让他们忘记你的愚蠢。

---其它资源

Peter Seebach为那些不知如何同黑客打交道的经理们维护了一个非常精彩的黑客FAQ。

The Loginataka 有许多关于如何正确培养一个Unix黑客的态度的材料。

我也曾写过一篇“黑客文化简史”。

我还写过另一篇文章，“大教堂与集市”，解释了许多Linux和开放源码文化的运做原理。我还在它的续集“开拓智域”一文中有更直接的论述。

---FAQ（常问问题解答）

问：你会教我如何做黑客吗？

自从第一次发布此页，我每周都会得到一些请求，要我“教会他如何做黑客”；遗憾的是，我没有足够的时间和精力来做这个；我自己的编程项目已经占用了我110%的时间。

甚至即便我想教你也不可能，黑客基本上是一项需要你自行修炼的的态度和技术。你会发现即使真正的黑客想帮助你，如果你乞求他们填鸭一样教你的话，你不会赢得他们的尊敬。

首先去学习。显示你在尝试，你能靠自己去学习。然后再去向黑客们请教问题。

问：你会帮我“黑”掉一个站点吗？或者教我怎么黑它？

No. 任何在读完FAQ后还问此问题人，都是愚不可及的家伙，即使有时间我也不会理睬。 任何发给我的此类mail都会被忽略或被痛斥。

问：哪里能找到真正的可以与之交流的黑客？

最佳办法是就近参加一个Unix或Linux的用户组，参加他们的会议。

问：我该先学哪种语言？

HTML, 如果你还不会的话.

但它不是一个真正的编程语言。当你准备编程时，我建议你从 Python开始. 会有很多人向你推荐Perl，它比Python还受欢迎，但却难学一些。

C 是非常重要的，但它却是最难学的。不要一开始就尝试学C。

问：开放源码的自由软件不会使程序员饿肚子吗？

这似乎不大可能---到目前，开放源码软件产业创造了而不是消灭了大量工作机会。

如果写一个程序比不写一个程序只是个纯粹经济上的收益的话，无论它是否免费，只要它被完成，程序员都会从中得到回报。而且，无论软件是由多么的free的方法开发的，对更新的软件应用的需求总是会有的。

问：我从何学起？哪里有免费的Unix?

本页的其他地方指向最常用的免费Unix。要做一名黑客，你需要自立自强，以及自我教育的能力。

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