首颗量子卫星有颗"科大心" 首席科学家系科大教授

　　据安徽商报报道8月16日1时40分，长征二号丁运载火箭升空，搭载着世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”成功发射。消息传来，坐落于合肥的中科大一片沸腾，该校负责卫星的科学目标提出和科学应用系统研制。据了解，“墨子号”将首次在太空开展与量子通信和量子计算相关的诸多实验，特别是将打造一张“天地一体化”的量子通信网，标志着我国在通信技术的发展上又迈出重要一步。

　　揭秘

　　小身材有“量”乃大

　　640公斤的量子卫星，在卫星家族中只是不起眼的小瘦子，不过娇小的量子卫星可并非以重量碾压群雄，它的获胜法宝是3个神奇装备。

　　激光器。激光器的作用就是生成单个的光量子。量子是能量等物理量的最小单元，光量子也就是光的最小量子单元。

　　量子纠缠源。和激光器不同，它的使命是制造出一对对处于纠缠状态的光量子。大家可以把纠缠状态想象成一对互相吸引的磁铁，不同之处在于，纠缠中的量子即使相隔万里也能心灵相通，其中一个状态发生改变，另一个也会相应改变。爱因斯坦把这种现象形容为“如幽灵一般的远距离作用”。

　　量子密钥通信机和量子纠缠发射机。这两个仪器相当于发射器，都是负责把光量子发射到地面实验站。密钥通信机是一对一，发射单个光量子到单个地面站，纠缠发射机则是一对二，把成对的纠缠光量子分别发射到两个地面站。

　　星地间驾驭微观精灵

　　从500公里开外的太空上向地面的实验站发射光量子，这是史无前例、世界首次。首先要把卫星上的光轴和地面实验站的光轴对准，然后再把肉眼根本看不见的光量子从天下打下来。而这个对准精度比普通卫星的对准精度高出了十倍，堪称针尖对麦芒。

　　不仅要从卫星上发射光量子到地球，雄心勃勃的科学家们还要从地球发射光量子到卫星上，然后利用远距离的量子纠缠效应，实现光量子状态在星地间的传输。一旦实现，时空穿越便不再是梦。

　　史上最安全全球通信网

　　为什么跑到天上去做量子实验？答案是为了地球人通信更安全。

　　量子天生就是个防窃听神器，它有两个基本特性：不可分割、不可复制。再加上连大科学家们都无法解释的超远距离的量子纠缠效应，使它足以担当保镖的职责，护送着机密的信息一起发送给接收方。即便窃听者的计算能力再强，破解密码技术再高，一旦碰上了量子密钥，便会原形毕露，被抓现行。

　　其实我们已经建成用光量子传输的京沪通信干线，但是光量子在光纤线路中的传输距离较短，每100公里便需要一个中继器来帮助它完成接力赛跑。但在大气层中，它却可以一次性传递几千公里，所以中国的科学家们决定用天上的卫星来帮助光量子实现更大范围的传输。日后，科学家们还会尝试发射更多的量子通信卫星，以此构建包含国防、金融、政务、商业等领域的绝对安全的全球量子保密通信网。

　　展望

　　15年后银行卡手机或用上量子加密芯

　　得益于量子通信技术的“绝对安全”，量子通信可以应用于国防、金融、商业等领域，还可以应用于水、电、煤气等能源供给和民生网络基础设施的通信保障，未来也将走进千家万户。

　　基于个人的预测，潘建伟认为量子通信技术大致有一个普及的“时间表”：5年左右很多机要部门开始用，10年左右金融业、银行等大机构开始使用，15年的时间或许走进千家万户。

　　到那个时候，每个人的手机、银行卡上或许都会增加一个量子加密芯片，使用的过程中不用再担心被盗用或者遭受攻击。

　　影响

　　世界量子科技竞赛中国卫星立于潮头

　　中国成功发射全球首颗量子科学实验卫星，使得量子信息技术再次进入聚光灯下。国际学术界著名的《自然》网站相关报道说，在这场“特殊的太空竞赛”中，中国“迈出了一大步”。

　　量子信息技术是量子力学的最新发展，代表了正兴起的“第二次量子革命”。中国的量子卫星就是全球领先的量子通信实验平台。

　　“我相信量子技术在21世纪的重要性可与上个世纪的曼哈顿计划相比，”中科大教授、中科院量子卓越创新中心主任、中国量子卫星项目首席科学家潘建伟院士说。也就是说，量子技术可能像曼哈顿计划造出原子弹那样改变世界格局。

　　在激烈的全球竞争中，“第一颗量子卫星”的头衔来之不易。中国卫星成功发射，将执行星地高速量子密钥分发、广域量子通信网络、星地量子纠缠分发以及地星量子隐形传态等多项科学实验任务。

　　由于此前的量子技术实验都是在地上完成，中国的量子卫星还可能为理论研究带来新突破。

　　格局

　　欧洲10亿欧布局就为赶上中国这个

　　今年3月，欧盟计划于2018年启动10亿欧元的量子技术项目。其中在量子通信方面，规划5年内突破量子中继器核心技术，实现点对点安全量子通信。 10年内实现远距离量子网络、量子信用卡应用等，目标融合量子通信与经典通信，“保卫欧洲互联网安全”。美国更是将“量子跃迁”作为“6大科研前沿”之一，认为人类正站在下一代量子革命的门槛上，量子力学正在导致变革性技术，必须加大投入促进交叉性基础研究。

　　发射全球第一颗量子通信卫星，无疑确立了我国在国际量子通信研究中的领跑地位。

　　释名

　　为什么叫“墨子号”

　　这颗卫星被起名为“墨子”，就是为了纪念那位生活于2000多年前，崇尚科学的中国古代思想家。他，是世界上第一位开展光学实验的科学家。