2016年12月31日，國家主席習(xí)近平發(fā)表二〇一七年新年賀詞，在列舉2016年重大進(jìn)展時(shí)特別提到“‘中國天眼’落成啟用，‘悟空’號(hào)已在軌運(yùn)行一年，‘墨子號(hào)’飛向太空，神舟十一號(hào)和天宮二號(hào)遨游星漢”，并表示“這一切，讓我們感到欣慰”。

2016年4月26日，習(xí)近平總書記在中國科大先進(jìn)技術(shù)研究院考察時(shí)，到量子通信實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星總控中心和量子通信骨干網(wǎng)“京滬干線”總控中心了解量子通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、運(yùn)行和應(yīng)用情況。習(xí)近平對(duì)量子通信研發(fā)工作給予肯定，說：“很有前途、非常重要”。臨走前習(xí)近平總書記再次指出，你們的研究“很有希望、大有作為，國家一定會(huì)支持”。

人類一直向往插上翅膀飛向太空

探索宇宙的奧秘

自古以來

中國人對(duì)浩瀚宇宙

也充滿著敬畏和求索

近年來

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)

勇攀空間量子信息科技高峰

取得了一系列令全球矚目的成果

全球首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星

潘建偉團(tuán)隊(duì)早在2003年就提出了利用衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離量子糾纏分發(fā)的方案，隨后于2005年在國際上首次實(shí)現(xiàn)了水平距離13公里（大于大氣層垂直厚度）的自由空間雙向量子糾纏分發(fā)。2010年，該團(tuán)隊(duì)又在國際上首次實(shí)現(xiàn)了基于量子糾纏分發(fā)的16公里量子態(tài)隱形傳輸。2011年底，中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)“量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星”正式立項(xiàng)。2012年，潘建偉領(lǐng)導(dǎo)的中科院聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)在青海湖實(shí)現(xiàn)了首個(gè)百公里的雙向量子糾纏分發(fā)和量子隱形傳態(tài)，充分驗(yàn)證了利用衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)量子通信的可行性。隨后，該團(tuán)隊(duì)經(jīng)過艱苦攻關(guān)，克服種種困難，最終研制成功了“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星。

2016年8月16日1時(shí)40分，我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)村中心用運(yùn)載火箭將“墨子號(hào)”衛(wèi)星發(fā)射升空?！澳犹?hào)”先在火箭強(qiáng)大推力的作用下加速上升，到達(dá)預(yù)定軌道后與火箭成功分離，繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，它是世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星。

升空之后，它配合多個(gè)地面站，在國際上率先實(shí)現(xiàn)星地高速量子密鑰分發(fā)、星地雙向量子糾纏分發(fā)及空間尺度量子非定域性檢驗(yàn)、地星量子隱形傳態(tài)以及探索廣域量子密鑰組網(wǎng)等實(shí)驗(yàn)。

“墨子號(hào)”以中國古代偉大科學(xué)家墨子的名字命名。關(guān)于由來，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授、“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星首席科學(xué)家潘建偉院士解釋說，是因?yàn)槟幼钤缣岢龉庋刂本€傳播，設(shè)計(jì)了小孔成像實(shí)驗(yàn)，奠定了量子通信的基礎(chǔ)，“墨子號(hào)”的命名又一次提升了中華民族的文化自信。

走在世界前列的量子通信

量子通信基于量子物理學(xué)的基本原理，克服了經(jīng)典加密技術(shù)內(nèi)在的安全隱患，是迄今為止唯一被嚴(yán)格證明是無條件安全的通信方式，可以從根本上解決國防、金融、政務(wù)、商業(yè)等領(lǐng)域的信息安全問題。目前，基于光纖的城域和城際量子通信技術(shù)正在走向?qū)嵱没彤a(chǎn)業(yè)化，我國在這方面已經(jīng)走在了世界前列。

“墨子號(hào)”正是在這種大背景下應(yīng)運(yùn)而生。“墨子號(hào)”是中科院空間科學(xué)戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)中首批確定的5顆科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星之一。在潘建偉看來，如果說地面量子通信構(gòu)建了一張連接每個(gè)城市、每個(gè)信息傳輸點(diǎn)的“網(wǎng)”，那么“墨子號(hào)”就像一桿將這張網(wǎng)射向太空的“標(biāo)槍”，“天地網(wǎng)”織就后，海量信息將實(shí)現(xiàn)無條件安全。

“墨子號(hào)”研制過程中，攻克了許多技術(shù)難題才拿下。比如量子糾纏源，雖然只有機(jī)頂盒大小，作用卻非常關(guān)鍵，它是衛(wèi)星在空中做各種實(shí)驗(yàn)的源頭。平時(shí)實(shí)驗(yàn)室里糾纏源的體積非常大，研究人員不僅把它做到小型化，還通過一系列創(chuàng)新讓它滿足空間環(huán)境要求。此外，“墨子號(hào)”對(duì)精準(zhǔn)控制的要求也前所未有的高?！澳犹?hào)”系統(tǒng)總師朱振才介紹，量子衛(wèi)星飛行中，攜帶的兩個(gè)激光器要分別瞄準(zhǔn)兩個(gè)相距上千公里的地面站，向左向右同時(shí)傳輸量子密鑰，且衛(wèi)星上的光軸和地面望遠(yuǎn)鏡的光軸要始終精確對(duì)準(zhǔn)，就好比衛(wèi)星上的“針尖”對(duì)地面上的“麥芒”。

天地一體化廣域量子通信網(wǎng)初現(xiàn)

近些年來我國在量子通信領(lǐng)域取得了顯著的成就，其中“墨子號(hào)”作為我國在量子通信領(lǐng)域里的主要系列，一直承擔(dān)著中流砥柱的作用。“墨子號(hào)”自上天以來，不僅實(shí)現(xiàn)“千公里級(jí)”的星地雙向量子糾纏分發(fā)，打破此前國際上保持多年的“百公里級(jí)”紀(jì)錄，而且在國際上第一次成功實(shí)現(xiàn)“千公里級(jí)”的星地雙向量子通信，提前完成預(yù)先設(shè)定的量子糾纏分發(fā)、量子密鑰分發(fā)、量子隱形傳態(tài)三大科學(xué)任務(wù)，并且結(jié)合“京滬干線”首次成功實(shí)現(xiàn)洲際量子保密通信。

在不斷地自我超越的基礎(chǔ)上，今年1月7日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)宣布，中國科研團(tuán)隊(duì)成功實(shí)現(xiàn)了跨越4600公里的星地量子密鑰分發(fā)，標(biāo)志著我國已構(gòu)建出天地一體化廣域量子通信網(wǎng)雛形，證明了廣域量子保密通信技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的條件已初步成熟，為未來實(shí)現(xiàn)覆蓋全球的量子保密通信網(wǎng)絡(luò)奠定了科學(xué)與技術(shù)基礎(chǔ)。

先人的智慧和當(dāng)今的科技

在“墨子號(hào)”上交相輝映

燦爛的中華文明再次在太空

閃耀出驕人的光芒

據(jù)科學(xué)家透露

在不久的將來

還會(huì)有“墨子二號(hào)”“墨子三號(hào)”等

陸續(xù)上天

未來

一個(gè)由幾十顆量子衛(wèi)星

組成的“璀璨星群”

將與地面量子通信干線攜手

支撐起天地一體化的量子通信網(wǎng)

到2030年

中國力爭(zhēng)率先建成全球化的

廣域量子保密通信網(wǎng)絡(luò)

出品 | 安徽日?qǐng)?bào)上學(xué)計(jì)融媒體工作室

監(jiān)制 | 陳群楊飛

文字 | 陳婉婉

圖片 | 除署名外由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)提供