神奇的量子通信

时至今日，究竟有没有一种绝对不可破译的保密方式，能让传送的信息绝对安全可靠？量子通信，就是迄今为止唯一被严格证明是无条件安全的通信方式。　

量子通信是利用量子力学基本原理进行信息传递的一种新型通信方式。理论上，量子通信可实现无条件安全的链路数据传输，被认为是保障未来通信安全最重要的技术手段。

量子是微观物理世界中的基本单位，一个最最小的单元。量子理论主要包括量子测不准原理和量子纠缠。

早在1927年，德国 科学家海森堡就提出了量子测不准原理。在现代科学认知中，几乎任何已知事物都是可测的，但量子是个例外。以制造硬币为例，制造硬币的基本前提是测定模板、再行复制。但在量子世界，这枚“硬币”是不确定的，你根本没法测量它，量子一旦被测量，还来不及被复制，它就不是原来那个量子了。

如果将这一原理应用在通信技术上，就是天然的保密通信手段。

在通信中，对方的话通过座机、手机等有线、无线终端，远距离传送到你的耳朵里。如果他人要窃听你们的对话，必须完成这个对话的复制过程。如果这段通话被加密， 那么必须先复制到密码，再解密为正常通话。

可以说，一旦通信中的信息和密码用量子来承载，就是不可复制的。

我们把想要保密传输的信息加载到一个个不可能被准确观测和复制的量子上，如果有人打算在途中窃听信息，一“碰”，它的状态就改变了，窃听者拿到的只会是一堆 毫无用处的信息。

量子通信的另一个核心内容是隐形传输，是利用光子等基本粒子的量子纠缠原理来实现保密通信的。在量子力学里，两个粒子在经过短暂时间的彼此耦合之后，单独搅扰其中任意一个粒子，会不可避免地影响到另外一个粒子的性质，尽管两个粒子之间可能相隔很长一段距离。这种关联现象被称为量子纠缠。

在量子通信系统中， 信息的发送方和接收方共享两个存在纠缠关联的光子。当发送方将信息赋予一个光子时， 接收方的纠缠光子就会几乎同时发生一致的变化，瞬间完成信息的传输，从根本上杜绝了被窃听、被截获的可能。

雨夜的灯光

       ①八岁那年，我跟着父亲赶集卖黄豆。黄豆并不好卖，直到下午，父亲才卖出去十几斤。

       ②开始散集了，集市上的人少了许多。天边的云越来越多，间或还会响起一记惊雷。我扯着父亲的衣角，催促道：“爸，快要下雨了，我们赶紧回家吧！”

       ③雨落下来，父亲把蛇皮袋扎好，架上自行车，带我到一个屋檐下避雨。我们俩眼巴巴地看着大雨倾盆而下，不知何时才能回家。

       ④夜幕降临，风停雨歇，空气里都是湿透的烂泥味。一脚踩在地上，泥水直往裤脚里倒灌。父亲坚定地喊了一声：“回家！”他把我放在自行车横梁上，骑着自行车，摸黑往家赶。走出去大约十里地，路两旁已很难见到灯光，耳朵里除了夜鸟的叫声就只剩风声了。

       ⑤山道经雨一淋，红土变成黏泥。父亲累得气喘吁吁，再怎么用力，行进起来也是慢如蜗牛。父亲把我从车上抱了下来，让我帮着推车。

       ⑥一路跌跌撞撞，我们来到了一个让人胆战心惊的三岔路口。这附近遍地坟场，林间的猫头鹰像孩子哭似的鸣叫着，吓得我几乎丢了魂。我赶紧抓牢父亲的衣襟，带着哭腔说：“爸，我怕……”“别怕，跟着我走！只是鸟叫，有什么可怕的！”父亲抓住我的手，安慰着。

       ⑦不知什么时候，我们前方亮起一盏马灯，暖暖的，亮亮的，像是升在林间空中的一轮明月。

       ⑧“你们去哪儿呀？”光亮后面的人影问。“陈坊。”父亲应声答道。“你儿子多大了？”那人又问。“八岁。”父亲答。

       ⑨“我送送你们吧！”

       ⑩两人一问一答，把寂静的夜衬得更加寂静。

       ⑪一路上，那人和我们讲起他儿子的故事。

       ⑫那年，他儿子也是八岁，一次突然高烧不退，他和孩子的妈妈连夜送儿子去山下的医疗站。因为走得急，忘了带马灯。那天夜里也下了一场大雨，道路泥泞难行。一家人摸黑赶路的时候，不小心跌倒在沟边的岩石上，儿子竟被摔坏了头，至今反应还很迟钝。

       ⑬“我不希望再有人在这条山道上摔倒。一到雨夜，没什么事，我就打着马灯出来看看，好让路过的人能看清前面的路。这条路上满是泥巴，路边沟沟坎坎全是硬硬的岩石，要是摔倒了，可真危险啊！”他边走边说。

       ⑭走了大约五里山路，我的双脚实在酸痛得不行了，就向父亲直嚷嚷：“爸，我脚疼，走不动了！”父亲一边吃力地推车，一边安慰我说：“就快到了！”那人二话没说，竟半蹲着让我趴到他背上。他直起腰的时候，对我说：“我儿子，当时也是你这么大！”然后就一路背着我走。黑夜里，我定定地看着马灯前面那一缕温暖的灯光，把淡红的软泥照得亮亮堂堂，而他一脚踩下去，温暖的灯光里便飞溅起一串红泥来。夜风吹起，让人顿感一阵凉意，我紧紧地贴在他的背上，感受到他后背的温热，心里也热乎乎的。

       ⑮走出山林，父亲向打马灯的男人道谢。这时，我才看清了他的脸：黑黑的眉毛，浓浓的胡须，一双深邃的眼睛，仿佛流尽了泪……

       ⑯多少年过去了，那一路的灯光总让我感到那样的温暖，那样的难以忘怀。

（选自《轻阅读丛书》，有删改）

       ①那年我14岁，自我感觉已经长大，可有些逆反心理，凡事都爱跟父母对着干。尤其是父亲，我最烦他板着脸训我的模样，所以他让我朝东我就偏要向西。

       ②已经记不清是为了什么和父亲吵架了，只记得父亲气白了脸，顺手拿起一根棍子朝我打来，打得好重，我身上火辣辣的，心头也火辣辣的，赌气之下便夺门而出，跑到了附近的一个建筑工地躲了起来。

       ③不知过了多久，我隐隐约约听见父亲在喊我的名字，我摸着手臂上的淤血，一声不吭。我暗暗发誓，再也不要回家，再也不要看见父亲。父亲的声音渐渐远去，我松了口气，却又有点失落。夜越来越深，树影摇晃，风声呼啸。黑暗中似乎有可怕的东西在窥视我，心里不由得一阵阵发毛。我挣扎了好久，终于决定回家。

       ④走进巷口，远远地，我就看见家里的灯亮着。已经半夜了，这一盏孤灯在一片漆黑中显得分外明亮。我迟疑地推开半掩的家门，抬头一看，心头像突然被蝎子蜇了一下，天哪！父亲就坐在门口旁的一张椅子上，直勾勾地盯着我呢！我知道逃跑已经来不及了，索性也直勾勾地盯着父亲，哼，要打就打吧！

       ⑤父亲站起身，走近我，他的神色憔悴，眼里满是血丝。我的心都快跳到嗓子眼了，感觉神经就像紧绷到极限的琴弦，仿佛一瞬间就会断裂。我等待着想象中即将来临的一顿痛打。可是，过了一会儿，父亲举起了手。他要打我了吗？我本能地缩紧了身子。父亲的手颤抖地、轻轻地落在了我的头上，他就那么一言不发地抚摸着我，叹了一口气，转身走了。我慢慢回过神来，突然觉得很惭愧。

       ⑥多少年过去了，我已经成家立业，我的儿子一转眼也到了当初我那个年龄了。不久前，因为他做错了事被我批评了几句，他非但不认错还跟我顶撞，我一下子火了，打了他一巴掌，就在妻子拉扯我的当口，儿子跑出了家门。妻子责怪我太粗鲁了，按照通讯录给儿子的同学打电话找人，我虽然在口头上极力维护自己做父亲的威严，要妻子别再找那臭小子了，可是我的心一直七上八下的，儿子不会出事吧？千万不要出事啊！

       ⑦天黑了，还下起了雨。我再也坐不住了，拿了一把雨伞就出门寻找。去了儿子平时常去的几个地方，都没找到，我只好漫无目的地在街上到处转，喊着儿子的名字。我的心情越来越焦虑，并且很愧疚，懊悔自己打了他。儿子要是出了什么事，我一辈子都不能原谅自己。不知道过了多久，妻子打我的手机，说儿子回家了，淋得跟落汤鸡一样，已经让他去洗澡睡觉了，让我也赶紧回家。

       ⑧走在回家的路上，雨水和泪水渐渐模糊了我的视线﹣﹣我想起了我的父亲，想起了多年以前，父亲也曾经这样四处喊着找我，他那布满血丝的眼睛和他憔悴的神情﹣﹣原来，父亲曾经也这样默默守候着我的成长，让我安然走过青春叛逆期！

（选自《课外阅读》）

5G会改变什么

    ①你或许已经对手机网络的周期性升级司空见惯。2G网络诞生于1991年，随后在2001年被3G网络取代，2009年，4G网络又把3G抛在了身后。现在，我们又听到了5G网络的脚步声。

    ②但是相比以前的更新换代，5G网络是一次更大的飞跃。事实上，高通在其网站上宣称其“革命意义可比汽车和电力”。

    ③显然，5G网络会比4G快得多——在实际应用中，一部5G手机配合上5G网络环境，网速可达4G的9—20倍。而5G网络下的延迟（在开始高速数据传输前的迟滞时间）也只有4G的1/10。5G的到来也意味着流量的巨大提升——到时候，几乎所有的手机套餐都会提供廉价而且真正不限量的网络流量。“这将带来非常巨大的影响，”高通5G市场主管谢里夫·汉纳（Sherif Hanna）说道。

    ④举例来说，即使没有WiFi无线网络，手机应用也不再需要降低视频或图片的分辨率。事实上，你很可能会更倾向于利用手机网络来下载，因为5G的速度将会比WiFi更快。更进一步地说，我们的手机也会比以往更加强大。今天的手机处理器会受到散热和电池容量的限制。但是想象一下，如汉纳所说，如果你的手机通过5G网络与更强大的计算机相连接，“处理都会在远程完成，但是由于网络速度足够快，就好像是为你手中的手机增加了一个额外的处理器一样。”

    ⑤另一个巨大的变化在于：5G不仅仅是为手机设计的。它体现的是一个网络无处不在的新世界，无论是电子设备、工业机器，还是农用机械甚至汽车，都会接入网络。举例来说，5G协议允许一些数据插队，在其他数据之前进行传输。也就是说，在2023年，当两辆自动驾驶汽车需要通信以避免碰撞时，它们的数据可获得比你正在线观看的《星球大战25》更高的优先级。

    ⑥但也不是所有人都会因5G而兴奋不已。这一新标准之所以能够提升速度，一方面需要更高效地利用现有的网络频段，另一方面也需要占用毫米波频段。这一宽广的无线电频段目前并没有得到有效利用——这是因为毫米波“极难使用，非常复杂，非常棘手。”汉纳说。

⑦这个频段的频率要比现有的手机网络频段高得多（你的WiFi无线网络使用的是2.4G或5.8G频段，而毫米波使用的是24G以上的频段）。这意味着它能提供前所未有的速度——但也要接受覆盖范围的损失。毫米波基站只有150米的覆盖范围，这也就是说网络服务商不仅需要升级现有的收发设备（小型基站），它们还需要安装更多的基站。

    ⑧因此，只有那些人口密集的大城市，例如纽约、旧金山和北京才能充分享受毫米波支持下5G带来的超高速快感。一旦到了荒郊野外，5G就只能提供9倍的速度提升。

    ⑨需要安装更多基站，也就意味着我们会在灯柱上看到更多的方盒子，在电线杆上看到更多的线缆，在其他各种地方看到更多不那么赏心悦目的工业形象。这也意味着更多的法律诉讼、罚款以及无线通信服务商和居民之间的纠纷。

    ⑩但是5G这列快车已经无法减速。到今年底，美国的主要网络服务商就将在一些城市部署5G网络，而第一台5G手机将会在2019年初上市。“我想大多数人并不知道5G原本是为2020年准备的，而我们现在谈的是今年年底。”汉纳说，“我们正在争分夺秒地工作，坦白说，这真的非常辛苦。”

（选自《环球科学》2018年11月号  总第155期 有删改）