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“墨子号”是这样炼成的

作者：暂无

来源：《中华儿女》2016年第17期

当大多数人仍致力于实验室内部的原理性演示时，潘建伟团队已经开始思考如何能够在太

空中实现量子信息传输

2011年，中国科学院论证并启动了空间科学先导专项，2011年年底，量子科学实验卫星项

目正式立项。这既意味着中国科学家向完全自主研发世界首颗量子科学实验卫星发起挑战，更

意味着中国或将先于欧美拥有量子通信覆盖全球的能力。

十年历程，铸剑五载。虽然立项于2011年，但若从前期技术储备就开始算起，这条路中国

足足走了十多年之久。

十年积淀

量子通信和量子计算研究兴起后，世界各地的物理学家都纷纷开始构思可扩展量子信息处

理网络的实现。在量子通信领域，当大多数人仍致力于实验室内部的原理性演示时，中国科学

技术大学潘建伟团队已经开始思考如何能够在太空中实现量子信息传输，并早在2003年就初步

构建了量子科学实验卫星计划。

在这一背景下，2005年，潘建伟团队实现了13公里自由空间量子纠缠和密钥分发实验，

证实光子穿透大气层后，其量子态能够有效保持，从而验证了星地量子通信的可行性。在星地

自由空间量子通信重大突破的迹象出现后，中科院高瞻远瞩，适时超常规启动了两个知识创新

工程重大项目——“远距离量子通信实验研究”和“空间尺度量子实验关键技术与验证”。

在创新工程重大项目的支持下，潘建伟团队实现了16公里自由空间量子隐形传态，并与中

国科学院上海技术物理研究所、上海微小卫星工程中心、中国科学院光电技术研究所等研究机

构强强联手，发展了一系列自由空间量子通信的关键技术，先后实现了百公里级自由空间量子

通信、星地量子通信的全方位地面验证等重要实验，为实现星地量子通信奠定了坚实的科学与

技术基础。

至此，星地量子通信的可行性已经得到充分验证。此时，中科院果断决策启动量子科学实

验卫星工程立项论证，并将其列为空间科学先导专项的内容。

工程总体与六大系统

量子科学实验卫星的科学目标是开展星地高速量子密钥分发实验，并在此基础上进行广域

量子密钥网络实验，以期在空间量子通信实用化方面取得重大突破；在空间尺度进行量子纠缠

分发和量子隐形传态实验，开展空间尺度量子力学完备性检验的实验研究。

对于科学卫星来说，有效载荷的配置尤为重要，直接关系到能否将科学指标转化为工程指

标，并实现科学目标。

为了满足量子科学实验卫星的科学目标要求，工程对有效载荷配置和指标要求进行了综合

分析和论证，邀请领域专家进行讨论和评定，经过两次科学目标和有效载荷配置评审后，才最

终确定了星上载荷配置。

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之后，工程各系统根据卫星可行性方案开展了系统可行性论证，完成并通过了立项综合论

证，进而明确了工程研制任务：研制一颗量子科学实验卫星，研制生产一发长征二号丁运载火

箭，在酒泉卫星发射中心将卫星发射至高度为500公里的预定轨道。同时建设以4个量子通信

地面站和1个空间量子隐形传态实验站为核心的天地一体化量子科学实验系统。

随后，借鉴以往卫星工程管理经验，同时也根据量子科学实验卫星的特点和实际需求，设

置了工程总体和六大系统，包括卫星系统、运载火箭系统、发射场系统、测控系统、地面支撑

系统和科学应用系统。

工程总体负责制定工程研制计划，编制工程顶层文件，组织工程重大活动，协调系统间问

题，同时对工程整个研制过程进行监督和管理。

六大系统分工明确：卫星系统主要负责卫星平台和有效载荷的研发，载荷包括量子密钥通

信机、量子纠缠发射机、量子纠缠源和量子实验控制与处理机；运载火箭系统主要负责运载火

箭的研