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快来认识一下“墨子号”

8月16日凌晨，被命名为墨子号“”的中国首颗量子科学实验

卫星开启星际之旅。它承载着率先探索星地量子通信可能性的使

命，并将首次在空间尺度验证量子理论的真实性。

在量子卫星首席科学家潘建伟院士看来，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，并

且无条件“”安全。

信息安全的终极武器“”

量子科学，对绝大多数人来说十分高冷。但当它与信息技术

相连，就与我们每个人息息相关。当今社会，信息的海量传播背

后也充斥着信息泄露的风险。而量子科学则为信息安全提供了

终极武器“”。

在物理王国里，量子理论是一个百岁的幽灵“”，爱因斯坦也

曾被它的诡异“”所困扰。在量子世界中，一个物体可以同时处在

多个位置，一只猫可以处在死“”和活“”的叠加状态上；所有物体

都具有波粒二象“性”，既是粒子也是波；两个处于纠缠态“”的粒

子，即使相距遥远也具有心电感应“”，一个发生变化，另一个会

瞬时发生相应改变……

正是由于量子具有这些不同于宏观物理世界的奇妙特性，才

构成了量子通信安全的基石。在量子必威体育官网网址通信中，由于量子的不

可分割、不可克隆和测不准的特性，所以一旦存在窃听就必然会

被发送者察觉并规避。

量子通信系统的问世，点燃了建造绝对安全“”通信系统的希

望。当前，量子通信的实用化和产业化已经成为各个大国争相追

逐的目标。在量子通信的国际赛跑中，中国属于后来者。经过多

年的努力，中国已经跻身于国际一流的量子信息研究行列，在城

域量子通信技术方面也走在了世界前列，建设完成了合肥、济南

等规模化量子通信城域网，京沪干线“”大尺度光纤量子通信骨干

网也即将竣工。

然而，这只是开始。在城“市范围内，通过光纤构建城域量子

通信网络是最佳方案。但要实现远距离甚至全球量子通信，仅依

靠光纤量子通信技术是远远不够的。”潘建伟说。他进一步解释

说，因为量子的信息携带者光子在光纤里传播一百公里之后大约

只有1‰的信号可以到达最后的接收站，所以光纤量子通信达到

百公里量级就很难再突破。但光子穿透整个大气层后却可以保留

80%左右，再利用卫星的中转，就可以实现地面上相距数千公里

甚至覆盖全球的广域量子必威体育官网网址通信。

另外，诞生百年的量子理论的奇妙之处在实验室里被不断重

复检验，但却从未在太空尺度验证过。量子理论的各种奇异现象

在太空中是否还存在？量子纠缠和隐形传输是否可以延伸到星

地之间？这些都需要验证。

2011年，中科院正式启动全球首颗量子科学实验卫星“”的研

制，这既意味着中国科学家率先向星地量子通信发起挑战，更意

味着中国或将领先欧美获得量子通信覆盖全球的能力。

“四种武器”挑战四大任务

目前，国际上还没有一个国家将量子科学实验送入空间，量

子卫星的研制没有任何经验可循，过程充满了困难和挑战。

科学家在量子卫星上搭载了自主研发的“四种武器”：量子密

钥通信机、量子纠缠发射机、量子纠缠源和量子试验控制与处理

机。同时，在地面建设了科学应用系统，包括1个中心——合肥

量子科学实验中心；4个站——南山、德令哈、兴隆、丽江量子

通信地面站；1个平台——阿里量子隐形传态实验平台。

卫星与地面站共同构成天地一体化量子科学实验系统，在两

年的设计寿命期间将进行四大实验任务——星地高速量子密钥

分发实验、广域量子通信网络实验、星地量子纠缠分发实验、地

星量子隐形传态实验。

潘建伟介绍，实验大致分为三类：第一类是进行卫星和地面