中国成功发射世界首颗量子卫星“墨子号”:首席科学家解释细节

　　【亚太日报讯】2016年8月16日1时40分，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空。中国将成为全球第一个实现卫星和地面之间量子通信的国家，我国将实现“天地一体化”量子通信网络的初步构建，这也将成为量子通信领域的中国最强音。

　　作为迄今为止唯一被严格证明是无条件安全的通信方式，量子通信技术在金融、军事和政务等领域的应用前景得到了世界各国的广泛关注，美国、日本等国也启动了相关的研究计划。此次“墨子号”的发射，更巩固了我国在量子通信领域的世界领先地位。

　　发射现场照片。图/中新网

　　“量子卫星”是什么？

　　那麽什么是量子卫星呢？据专家解释，这是一种加密通信，跟发电报和网络支付很相似，只不过在生成和发送密码的时候利用了量子力学。

　　据了解，“墨子号”量子科学实验卫星是中科院空间科学先导专项首批4颗科学卫星之一，是继暗物质粒子探测卫星“悟空”、微重力返回式科学实验卫星“实践十号”之后的第三颗科学实验卫星，其主要任务是开展基于卫星平台的广域量子通信和量子力学基础原理检验。

　　“墨子号”实验的任务与难点

　　中国科学技术大学常务副校长、中科院量子科学实验卫星先导专项首席科学家潘建伟表示，此次“墨子号”量子实验卫星的主要科研任务有三个：首先，通过量子卫星实现卫星和地面的量子密钥分发，从而实现广域的量子保密通信。其次，“墨子号”还承担著对量子力学本身的基本原理进行检验的实验任务。第三，“墨子号”将连接中国和奥地利之间的量子通信网，以证明全球规模的量子通信网络设想是可行的。

　　示意图：卫星发出壹对纠缠光子，两个站同时收到。图/网易科技

　　此外，在量子通信技术的研发过程中，单个光量子的制备和探测是主要的两个技术难题。首先，制备单个光量子的技术难题。潘建伟举了一个非常形象化的例子来解释这一关键技术的难度：一个普通的十五瓦左右的灯泡每秒钟辐射出的光量子个数可以达到百亿亿个，想要实现单个光量子的制备就如同在这百亿亿个光量子发射出来的瞬间捕捉到其中的某一个，技术难度可想而知。另一个难题是单光子的探测。单个光子已经是光能量的最小单元，能量是非常微弱的，需要发展出非常精密和高效的单光子探测技术。具备了单个光量子的制备和探测的能力后，我们就可以用来实现安全的量子通信了。

　　潘建伟还介绍道，作为建设“天地一体化”通信网络的重要组成部分，“墨子号”量子卫星与普通卫星相比存在着巨大的差异。发射升空的量子卫星以及建设在地面的多个地面观测站，共同组成了前所未有的覆蓋地面和空间的巨大实验网络。

　　前人努力的结果

　　中科院微小卫星创新研究院。图/华社发

　　潘建伟曾经在接受采访时谈到，作为量子通信领域的技术强国，中国正从经典信息技术的跟随者，转变成未来信息技术的并跑者乃至领跑者。回顾中国量子通信领域的发展历程，成绩的取得当然离不开先辈科学家们孜孜不倦的奋斗与拼搏。

　　量子通信是目前为止唯一被严格证明可提供无条件安全的保密通信手段。随着我国发射全球第一颗量子实验卫星以及 “京沪干线”的建成,都将奠定中国在量子通信领域的领跑地位。目前，在量子通信领域，无论是科学研究还是实际应用，我国都已处于世界领先水平，我们也期待着，量子通信从理论到实验再到实践的完美蜕变。