中國發射全球首顆量子衛星　可建成無法攻破之通信網絡

據《新華社》消息，周二（16日）凌晨1時40分，世界首顆量子科學實驗衛星「墨子號」於酒泉衛星發射中心用「長征二號丁」運載火箭成功將發射升空。這將使中國成為世界首次實現衛星與地面之間的量子通信（Quantum Teleportation），構建天地一體化的量子保密通信與科學實驗體系。

項目首席科學家潘建偉院士向國內媒體介紹，「量子通信的安全性基於量子物理基本原理，單光子的不可分割性和量子態的不可複製性保證了信息的不可竊聽和不可破解，從原理上確保身份認證、傳輸加密以及數字簽名等的無條件安全，可從根本上、永久性解決信息安全問題。」

量子衛星2011年12月立項，是中科院空間科學先導專項首批科學實驗衛星之一。其主要科學目標一是進行星地高速量子密鑰分發實驗，並在此基礎上進行廣域量子密鑰網絡實驗，以期在空間量子通信實用化方面取得重大突破；二是在空間尺度進行量子糾纏分發和量子隱形傳態實驗，在空間尺度驗證量子力學理論。

工程還建設了包括南山、德令哈、興隆、麗江4個量子通信地面站和阿里量子隱形傳態實驗站在內的地面科學應用系統，與量子衛星共同構成天地一體化量子科學實驗系統。

為紀念墨子而命名衛星

潘建偉表示，「我國自主研發的量子衛星突破了一系列關鍵技術，包括高精度跟瞄、星地偏振態保持與基矢校正、星載量子糾纏源等。量子衛星的成功發射和在軌運行，將有助於我國在量子通信技術實用化整體水平上保持和擴大國際領先地位，實現國家信息安全和信息技術水平跨越式提升，有望推動我國科學家在量子科學前沿領域取得重大突破，對於推動我國空間科學衛星系列可持續發展具有重大意義。」

本次任務還搭載發射了中科院研製的稀薄大氣科學實驗衛星與西班牙科學實驗小衛星。量子衛星發射入軌後將進行3個月左右的在軌測試，然後轉入在軌運行階段。據介紹，長征二號丁運載火箭由中國航天科技集團公司所屬上海航天技術研究院研製。此次發射是長征系列運載火箭的第234次飛行。

「墨家邏輯是全球三大古老邏輯體系之一，而邏輯體係是科學的基礎。」作為中科院院士的潘建偉說。「墨子在兩千多年前就發現了光線沿直線傳播，並設計了小孔成像實驗，奠定了光通信、量子通信的基礎」；「就像國外有伽利略衛星、開普勒望遠鏡一樣，以中國古代偉大科學先賢的名字來命名全球首顆量子衛星，將提升我國的文化自信。」他說。

據悉，「墨子號」經過5年的研製，2016年開始與運載火箭對接，衛星高1.7米，重量為640公斤。其搭載有量子密鑰通信機、量子糾纏發射機、量子糾纏源、量子試驗控制與處理機等有效載荷，具備兩套獨立的有效載荷指向機構，通過姿控指向系統協同控制，可與地面上相距千公里量級的兩處光學站同時建立量子光鏈路。

其中最重要的一個載荷叫糾纏源，它只有機頂盒的大小，但是作用卻非常關鍵，因為它能夠產生糾纏光，這也是衛星在空中做各種量子實驗的源頭，平時實驗室裡糾纏源的體積非常巨大，但是，中國研究人員把它做到了小型化，讓它實現了滿足這種空間的環境要求，這一點為國際首創。

或再部署20顆同類衛星

加拿大、日本、意大利和新加坡的研究人員也透露了在太空中進行量子實驗的計劃，包括建議在國際空間站進行的一個實驗。中國的這項實驗將嘗試創造出一種高效可靠的量子隱形傳態方法。研究人員表示，實現了量子隱形傳態後，便能製造出一種分辨率極高的望遠鏡。

這個中國航天器的首項任務便是將光子對發射到北京和維也納的地面接收站中，從而形成密鑰。但是，隨著研究工作的進行，這顆衛星可能很快便會迎來其他衛星的加入。中國科學技術大學物理學家陸朝陽表示，「如果首顆衛星表現不錯，中國肯定會發射更多。」據悉，若要創建一個連接全世界的通信網絡，大約需要部署20顆此類衛星。

據《自然》雜誌報道，在量子物理學中，糾纏粒子即使相隔極遠，也會保持相互連接。因此，其中一個粒子的動作會影響另一個粒子的行為。如果某個人試圖在一端竊聽，那麼另一端就能檢測到這種通信干擾。

此後，中國還將陸續發射衛星，建成全球第一個實現衛星和地面之間量子通信的國家。2016年下半年，京滬量子通信幹道也將建成，屆時中國將初步形成廣域量子通信體系。按照規劃，到2020年，中國將實現亞洲與歐洲的洲際量子密鑰分發；到2030年左右，中國將建成全球化的廣域量子通信網絡。屆時，世界上第一封不可被竊聽、破譯的密信將會誕生。