□ 杭添仁

無懈可擊 滴水不漏墨子號引領星地量子通信

□ 杭添仁

2016年8月16日，我國墨子號量子科學實驗衛(wèi)星順利升空。8月17日，中國遙感衛(wèi)星地面站密云站成功跟蹤、接收到量子衛(wèi)星墨子號首軌數據，并將所接收的衛(wèi)星數據實時傳送至中科院國家空間科學中心。經驗證，衛(wèi)星數據質量良好。如果此后衛(wèi)星在軌成功完成預定任務，我國將成為世界上首次實現衛(wèi)星和地面之間量子通信的國家，并結合地面已有的光纖量子通信網絡，初步構建一個廣域量子通信體系，在世界上率先實現廣域量子保密通信。

2016年8月16日，中國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用長征二號丁運載火箭成功將世界首顆量子科學實驗衛(wèi)星（簡稱“量子衛(wèi)星”）發(fā)射升空。

奇妙特性

隨著通信技術的廣泛應用，通信安全與保密的重要性已引發(fā)各國政府以及廣大公眾的普遍關注。就目前和可以預見的將來來看，量子通信被公認是迄今為止唯一被嚴格證明能“無條件安全”的通信方式，從根本上永久性解決國防、金融、政務、商業(yè)等領域的通信安全問題。

那么，什么是量子呢？嚴格地講，量子不是一種粒子，它是一個能量的最小單位。以光為例，一個光量子的能量就是光能量變化的最小單位，光的能量是以光量子的能量為單位一份一份地變化的。其他的粒子情況也是類似的。

超鏈接：幽靈般的超距作用

量子糾纏是關于量子力學理論最著名的預測。它描述了兩個粒子互相糾纏，即使相距遙遠，一個粒子的行為將會影響另一個粒子的狀態(tài)。當其中一顆被操作（例如量子測量）而狀態(tài)發(fā)生變化，另一顆也會即刻發(fā)生相應的狀態(tài)變化。

大量實驗現象表明，量子有兩大“特異功能”：

一是叫量子疊加，即所謂“分身術”。它是指一個量子可以像孫悟空一樣同時存在多種狀態(tài)，只有在被觀測或測量時，才會隨機地呈現出某種確定的狀態(tài)，因此，對物質的測量意味著擾動，會改變被測量物質的狀態(tài)。在量子世界里，不僅有0和1的狀態(tài)，某些時候像原子、分子、光子等可以同時處于0和1狀態(tài)相干的疊加。比如光量子的偏振狀態(tài)，在真空中傳遞的時候，可以沿水平方向振動，可以沿豎直方向振動，也可以處于45°斜振動，這個現象正是水平和豎直偏振兩個狀態(tài)的相干疊加。用這一功能可以完成量子保密通信等。

二是叫量子糾纏，即所謂“遠程心靈感應”。它是指如果兩個相似的量子距離足夠近，就會發(fā)生糾纏，隨后把它們分開無論多遠，這兩個量子的狀態(tài)就像一對有心靈感應的雙胞胎一樣：一個開心，另一個也會笑；一個哭了，另一個一定也難過。用這一功能可以完成量子隱形傳態(tài)等，即將甲地某一粒子的未知量子態(tài)，在乙地的另一粒子上還原出來。當隱形傳輸的量子態(tài)是一個糾纏態(tài)的一部分時，隱形傳輸就變成了量子糾纏交換。利用糾纏交換，可以將兩個原本毫無聯系的粒子糾纏起來，在它們之間建立量子關聯。這一功能很詭異，其原因目前還搞不清楚。

此外，量子還有兩個重要特性：不可分割、不可精確復制。利用量子這兩個特性可以制作出最安全的密鑰，讓信息傳輸變得更安全。

量子通信是利用量子疊加和量子糾纏這兩大“特異功能”，以及量子不可分割、不可精確復制這兩個重要特性進行信息傳遞的新型通信方式，即把量子比特作為信息載體來傳輸信息。從廣義地說，量子通信包括量子隱形傳態(tài)、量子保密通信、量子密集編碼等。但由于其中的量子保密通信是目前最接近實用化的量子信息技術，因此，通常提到的量子通信一般是指量子保密通信，即狹義上的量子密鑰通信，它是通過量子信道實現密鑰的高保密傳遞，密文本身仍然通過經典信道傳送。

不用量子通信的方式傳遞全部經典信息的原因是：在目前和可以預見的未來，這樣做的成本都太昂貴，并且可能反而效率低下、不夠安全。因此，目前只利用量子通信來產生密鑰，以便提高效率。只采用量子密鑰分配還有一個好處——不需要大面積地改造現有的通信設備和線路。

超鏈接：墨子號日歷

2009年12月，空間科學先導專項參加戰(zhàn)略性先導科技專項實施方案評議會，并在16個建議專項中名列前三名。

2011年12月23日，量子科學實驗衛(wèi)星工程啟動暨動員會在京召開，標志著量子科學實驗衛(wèi)星正式進入工程研制階段。

2014年12月30日，量子科學實驗衛(wèi)星通過初樣轉正樣階段評審，正式轉入正樣研制階段。

2015年12月6日，量子科學實驗衛(wèi)星系統與科學應用系統完成星地光學對接試驗，驗證了天地一體化實驗系統能夠滿足科學目標的指標要求。

2016年2月25日，量子科學實驗衛(wèi)星工程完成大系統聯試。

2016年8月16日凌晨1時40分，我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用長征二號丁運載火箭成功將世界首顆量子科學實驗衛(wèi)星墨子號發(fā)射升空。

2016年8月17日11時56分24秒，中科院遙感與數字地球研究所所屬中國遙感衛(wèi)星地面站密云站在第23圈次成功跟蹤、接收到我國首顆量子科學實驗衛(wèi)星墨子號首軌數據。

2016年9月1日，中國科學院院士、量子衛(wèi)星首席科學家潘建偉透露，墨子號在完成前期基礎測試后，將于9月15日左右開展相關科學實驗，以完成事先預定的科學目標。

墨子號發(fā)射以后，如果效果達到預期，下一步還計劃發(fā)射墨子二號、墨子三號。

2030年左右，中國力爭率先建成全球化的廣域量子保密通信網絡。在此基礎上，構建信息充分安全的“量子互聯網”，形成完整的量子通信產業(yè)鏈和下一代國家主權信息安全生態(tài)系統。

未來，一個由幾十顆量子衛(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”的量子通信網。

2016年8月17日11時56分24秒，墨子號成功實現“天地握手”。圖中紅光為興隆基地發(fā)射的，波長為671納米，從地到天；綠光為墨子號量子衛(wèi)星發(fā)射的，波長為532納米，從天到地，彼此都能對準對方，以便之后的數據傳輸。這里的紅、綠光并非用來做量子通信的光，是在進行量子通信前科學家用來在衛(wèi)星和地面站之間建立物理聯系的信標光。

防竊絕招

量子保密通信就是將量子密鑰應用于（量子）通信中。所以，在量子通信過程中，其關鍵要素就是量子密鑰。它是用具有量子態(tài)的物質作為密碼，即發(fā)送方和接收方采用單個光量子的狀態(tài)作為信息載體來建立密鑰。

由于量子具有疊加性，可同時表示0和1，處于疊加態(tài)的量子比特能以量子糾纏的現象相互聯系，即一個量子比特的行為能瞬間影響到另一個量子比特。這樣的特性意味著竊聽者不可能實現對一個未知量子比特的精確復制。因為一旦信息被人挾持，量子會自動發(fā)生變化，接收者也因此能察覺，而偷窺者也看不到原貌。

換句話說，量子通信是將信息編碼加載到單個光量子疊加態(tài)的偏振方向上。在量子保密通信過程中，發(fā)送方和接收方都采用單個光量子的狀態(tài)作為信息載體來建立密鑰。由于單個光量子是光能量的最小組成單元，不能被再分割，所以在單個光量子發(fā)射的情況下，竊聽者無法將單個光量子分割成兩部分，讓其中一部分繼續(xù)傳送，而對另一部分進行狀態(tài)測量以獲取密鑰信息。又由于光量子不可被精確地復制，所以竊聽者無論是對單個光量子狀態(tài)進行測量或是試圖復制之后再測量，都會對光量子的狀態(tài)產生擾動，從而使竊聽行為暴露。

傳統通信信號只有0和1，發(fā)生竊聽時這兩種信號不會被擾動。量子通信則完全不會出現這個問題，這是因為量子信號有0、1、0+1、0-1等量子疊加態(tài)，而且這種疊加態(tài)不可復制，若要對單個光量子的狀態(tài)進行復制，就要首先對其進行測量，但量子相干疊加決定了測量會對單個光量子的狀態(tài)產生擾動，因此無法獲得其狀態(tài)的精確信息。量子信號一旦被竊聽，量子疊加態(tài)就會受到擾動，有可能“塌縮”成另一個量子態(tài)。這樣一來，通信雙方能立即察覺并規(guī)避。

簡言之，量子通信絕不會泄密，其一體現在量子加密的密鑰是隨機的，即使被竊取者截獲，也無法得到正確的密鑰，因此無法破解信息；其二，分別在通信雙方手中具有糾纏態(tài)的2個粒子，其中1個粒子的量子態(tài)發(fā)生變化，另1個粒子的量子態(tài)就會隨之立刻變化，根據量子理論，宏觀的任何觀察和干擾，都會立刻改變量子態(tài)，引起其坍塌，因此竊取者由于干擾而得到的信息已經破壞，并非原有信息。

量子隱形傳態(tài)主要基于量子糾纏態(tài)的理論，需要傳輸的量子態(tài)信息如同科幻中描繪的超時空穿越，即具有糾纏態(tài)的兩個粒子無論相距多遠，只要一個發(fā)生變化，不需要任何載體攜帶，另外一個也會瞬間發(fā)生變化。在實驗中，量子通信的接收處有一種特殊晶體，相當于一個記憶庫，用來儲存它的糾纏態(tài)光量子，并充當量子態(tài)的接收器?？茖W家已經在地球上成功做了以下實驗，將兩個糾纏光量子分開數千米，在數納秒的間隔內測量它們的自旋。結果發(fā)現，如果測量發(fā)現它們其中一個自旋是+1，知曉另一個是-1的速度至少比以光速進行通信快10000倍。創(chuàng)造兩個互相糾纏的光量子以后，哪怕將它們分開很遠，也可以通過測量其中一個的狀態(tài)來得知關于另一個的信息。所以，可以利用量子糾纏的特性實現與遙遠恒星系統的通信。

具體來說，量子隱形傳態(tài)的過程是這樣的：事先構建一對具有糾纏態(tài)的粒子，將兩個粒子分別放在通信雙方，將具有未知量子態(tài)的粒子與發(fā)送方的粒子進行聯合測量，則接收方的粒子瞬間變化為某種狀態(tài)，這個狀態(tài)與發(fā)送方的粒子變化后的狀態(tài)是對稱的，然后將聯合測量的信息通過經典信道傳送給接收方，接收方根據接收到的信息對變化的粒子進行幺正變換（相當于逆轉變換），即可得到與發(fā)送方完全相同的未知量子態(tài)。

為了進行遠距離的量子隱形傳態(tài)，往往需要事先讓相距遙遠的兩地共同擁有最大量子糾纏態(tài)。但是，由于存在各種不可避免的環(huán)境噪聲，量子糾纏態(tài)的品質會隨著傳送距離的增加而變得越來越差。因此，如何提純高品質的量子糾纏態(tài)是量子通信研究中的重要課題。20多年來，潘建偉等中國科學家在自由空間量子糾纏分發(fā)和量子隱形傳態(tài)實驗方面不斷取得國際領先的突破性成果，已從實現對單光量子的精確操縱到實現4光量子（2003年）、5光量子（2004年）、6光量子（2007年）、8光量子糾纏（2012年）……為基于衛(wèi)星的廣域量子通信和量子力學基礎原理檢驗奠定了堅實基礎。

量子科學實驗衛(wèi)星總設計師朱振才介紹量子衛(wèi)星上的量子糾纏源，這是衛(wèi)星上最重要的單機之一，主要負責產生糾纏光子。

優(yōu)點多多

量子通信可以真正實現密碼無法破譯。它采用的是“一次一密”的工作機制，兩人通話期間，密碼機每分每秒都在產生密碼，牢牢“鎖”住語音信息；一旦通話結束，這串密碼就會立即失效，下一次通話絕對不會重復使用，而且量子通信所提供的密鑰無法被破解。

另外，量子通信可實現超光速通信。研究發(fā)現，即使將兩個糾纏態(tài)亞原子粒子分隔到宇宙距離，它們之間的通信也幾乎是即刻的。與傳統光速通信相比，量子通信的線路時延為零，量子信息傳遞的過程不會為任何障礙所阻隔，所以完全環(huán)保，不存在任何電磁輻射污染。其原因是：被傳輸的未知量子態(tài)在被測量之前會處于糾纏態(tài)，即同時代表多個狀態(tài)，例如一個量子態(tài)可以同時表示0和1兩個數字，7個這樣的量子態(tài)就可以同時表示128個狀態(tài)或128個數字：0～127。光量子通信的這樣一次傳輸，就相當于經典通信方式的128次?？梢韵胂笕绻麄鬏攷捠?4位或者更高，那么效率之差將是驚人的。這種基于量子糾纏的量子隱形傳態(tài)傳輸的不再是經典信息而是量子態(tài)攜帶的量子信息。其攜載的信息量很大，使一般的光纖網絡和普通衛(wèi)星網絡只能望塵莫及，3G、4G甚至5G、6G網絡也無法媲美。

超鏈接：奇異的量子糾纏

量子糾纏具有一種奇特的性質叫作非局域性，即相距很遠的一對糾纏粒子，當對其中一個粒子進行測量時， 另一個粒子的狀態(tài)也會瞬間坍縮。中國科學技術大學教授李傳鋒研究組已首次研制出非局域量子模擬器并模擬宇稱—時間世界中的超光速現象，即讓糾纏光量子對中的一個光量子在進行宇稱—時間對稱演化時，使信息以超過1.9倍的光速從一個實驗室傳輸到另一個實驗室。這一研究成果于2016年8月8日在線發(fā)表于《自然—光子學》。

這兩個量子骰子是互相糾纏的，當你把其中一個擲出六點時，另一個也必定是六點。

量子通信也是超時空穿越的遠距離通信。它屬于隱形傳輸技術，與人類歷史上此前已有的通信技術有著本質的差異?？茖W實驗證實，量子隱形傳態(tài)過程中穿越大氣層的可能性，為未來基于衛(wèi)星量子中繼的全球化量子通信網奠定了可靠基礎。量子隱形傳態(tài)如同科幻小說中描繪的超時空穿越，量子在一個地方神秘消失，又在另一個地方瞬間出現。

量子通信還具有超高信道容量。信道容量是指信道在噪聲環(huán)境下有效傳輸信息的能力，是通信領域最基本的問題。量子信道不僅可以傳輸經典信息，也能傳輸私密信息和量子信息，每種情況對應一個信道容量。

總之，與成熟的傳統通信技術相比，量子通信具有以下主要特點：

一是保密性強。二是隱蔽性高，量子通信是一種完全無“電磁”的通信技術，現有的無線電探測系統無法對其進行探測。三是應用性廣，量子既可在太空中進行通信，又可以在海底等惡劣條件下通信，還可以在光纖等介質中進行信息“傳遞”，可以應用到各種應用場景。四是時效性高，由于量子通信時延為零，能極大地提高通信速度。

由此可見，量子通信技術具有眾多卓越的性能。以前對于這方面的研究更多是實驗室階段或者有也是軍事方面的一些應用。但是隨著近幾年物聯網的興起與發(fā)展，對于通信的安全性方面有了更多的要求，因此物聯網量子通信技術便得到了更多的重視。事實上無論是國內還是海外，量子通信技術都已經開始由實驗室走向人們的日常生活。

魅力星光

雖然在光纖中可以實現城域量子通信網絡，但由于光量子易被光纖吸收，存在固有的光量子損耗，與環(huán)境的耦合也會使量子糾纏品質下降，導致信號在光纖傳送的過程中越來越弱，因此僅僅利用光纖難以實現遠距離的量子通信。另外，近地面自由空間通道會受地面障礙物、地表曲率、氣象條件的影響，光量子傳輸難以在地面自由空間中向遠距離拓展。

解決這個問題有兩種可行的途徑：一種是利用所謂的量子中繼，即把相距較遠的通信線路分為數段，每一段的損耗因此較小，然后在量子中繼的幫助下，把光子攜帶的信息一段段如同接力賽一樣向前傳遞。另一種是自由空間單個光量子傳輸，這是由于大氣對某些波長的光的吸收有限，到了外層空間則幾乎沒有光損耗，因此可以突破大氣層通過衛(wèi)星的中轉實現數千千米甚至是全球化的量子通信。

所以，量子衛(wèi)星通信是遠距離光量子傳輸的必由之路，它能克服地表曲率、沒有障礙物的阻礙；光量子在光纖中的損耗遠高于自由空間的損耗，大氣對光量子的吸收和散射遠小于光纖，并能保持光量子極化糾纏品質。另外，受到地面條件的限制，很多地方無法鋪設量子通信的專用光纖。因此想建設覆蓋全球的量子通信網絡，必需依賴多顆量子通信衛(wèi)星。

發(fā)展量子保密通信技術的終極目標是構建廣域乃至全球范圍的絕對安全的量子通信網絡?？赏ㄟ^光纖實現城域量子通信網絡連接一個中等城市內部的通信節(jié)點；通過量子中繼技術實現鄰近兩個城市之間的連接；通過量子衛(wèi)星與地面站之間的自由空間光量子傳輸和衛(wèi)星平臺的中轉實現兩個遙遠區(qū)域之間的連接。這些是目前條件下實現全球廣域量子通信最理想的途徑。

2012年，潘建偉等人在國際上首次成功實現百千米量級的自由空間量子隱形傳輸和糾纏分發(fā)，為我國發(fā)射全球首顆量子通信衛(wèi)星奠定了技術基礎。

我國墨子號的科學目標是進行星地高速量子密鑰分發(fā)實驗，并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；在空間尺度進行量子糾纏分發(fā)和量子隱形傳態(tài)實驗，開展空間尺度量子力學完備性檢驗的實驗研究。

墨子使命

墨子號擬開展基于衛(wèi)星平臺的廣域量子通信和量子力學基礎原理檢驗。該項目借助衛(wèi)星平臺，尋求量子理論在宏觀大尺度上的應用，使量子信息技術的應用突破距離的限制，促進廣域乃至全球范圍量子通信的最終實現；能在更深層次上認識量子物理的基礎科學問題，拓寬量子力學的研究方向，對于量子理論乃至整個物理學的發(fā)展有著至關重要的意義。

該衛(wèi)星質量約640千克，由長征-2D運載火箭發(fā)射，運行于500千米太陽同步軌道，軌道傾角為97.37°，設計在軌運行壽命2年?？茖W家們在地面上已在相距300千米的距離成功進行了量子糾纏實驗，而墨子號量子科學實驗衛(wèi)星首次把這個實驗帶到外層空間，實現空間大尺度的量子糾纏分發(fā)和量子隱形傳態(tài)實驗，推進了人類對大尺度范圍量子力學規(guī)律的認識，并帶動我國量子物理整體水平大幅提升。

墨子號量子科學實驗衛(wèi)星工作示意圖。量子密鑰分發(fā)較簡單，就是相當于我在衛(wèi)星上，你在地面，我就給你發(fā)一連串的單個光量子下來，發(fā)到你手中，你就能把信號給解碼出來，這個任務就完成了。此后，4個光學地面站可以來接收衛(wèi)星下來的信號進行量子通信，那么在衛(wèi)星的幫助之下，這4個地面站任何兩兩之間的地面站都可以實現一個安全的通信。

整個項目分為衛(wèi)星和地面兩大部分。在地面，項目已經完成了一系列關鍵技術測試；在衛(wèi)星部分，發(fā)射后將完成三大任務：衛(wèi)星和地面絕對安全量子密鑰分發(fā)、驗證空間貝爾不等式和實現地面與衛(wèi)星之間量子隱形傳態(tài)。這些實驗通過我國自主研發(fā)的星地量子通信設備完成，它能夠產生經過編碼的、甚至是糾纏的光子并發(fā)射到地面上，與之對接的地面系統則負責“接收光子”，這種被稱為“針尖對麥芒”的光子的發(fā)射和接收需要超高精度的瞄準、捕獲和跟蹤。

四大實驗

墨子號量子科學實驗衛(wèi)星包括衛(wèi)星平臺和科學有效載荷兩部分，采用衛(wèi)星平臺和有效載荷一體化設計，所以體積不大?？茖W有效載荷包括4個：量子密鑰通信機、量子糾纏發(fā)射機、量子糾纏源及量子實驗控制與處理機。

在量子保密通信上?？偪刂行膬?，潘建偉院士演示實用化量子通信產品進行遠距離保密通話。

墨子號通過這4個科學載荷，在廣域范圍開展量子密鑰分發(fā)、廣域量子密鑰網絡、量子糾纏分發(fā)和量子隱形傳態(tài)4項科學實驗。

星地高速量子密鑰分發(fā)實驗。其目的是在高精度捕獲、跟蹤、瞄準系統的輔助下，在實現地面與衛(wèi)星之間建立超遠距離的量子信道的基礎上，進行衛(wèi)星與地面之間、基于誘騙態(tài)和基于糾纏的量子密鑰生成和分發(fā)，實現衛(wèi)星與地面之間以量子密鑰為核心的絕對安全的保密通信實驗，從而為建立全球范圍的量子通信網絡打下技術基礎。

量子密鑰通信機：

主要功能是量子密鑰產生發(fā)射、糾纏發(fā)射、量子光接收探測、信標光及同步光發(fā)射和捕獲跟蹤瞄準（ATP）等。

量子糾纏發(fā)射機：

主要功能是量子糾纏發(fā)射、量子密鑰產生發(fā)射、信標光及同步光發(fā)射和大范圍捕獲跟蹤瞄準。

量子糾纏源：

是星上糾纏光量子對的產生源頭，也是糾纏分發(fā)實驗核心。

量子實驗控制與處理機：

主要功能是實現密鑰分配實驗的密鑰基矢比對、密鑰糾錯和私密放大，最后提取最終密鑰，此外實現糾纏試驗的數據分析處理。

廣域量子通信網絡實驗。這一實驗將在實現高速星地量子密鑰分發(fā)的基礎上，與兩個光學地面站及其附屬的兩個局域光纖量子通信網絡相結合，通過衛(wèi)星中轉的方式組建真正意義的廣域量子通信網絡。

科學實驗任務與系統配置對應表

星地量子糾纏分發(fā)實驗。衛(wèi)星上的量子糾纏光源同時向2個地面站分發(fā)糾纏光量子，在完成量子糾纏分發(fā)后，對糾纏光量子同時進行獨立的量子測量，通過對千千米量級量子糾纏態(tài)的觀測，開展空間尺度量子力學完備性檢驗的實驗研究。

地星量子隱形傳態(tài)實驗。該實驗是在量子存儲的幫助下，探索衛(wèi)星與地面之間遠距離量子隱形傳態(tài)的可行性，研究爭取在類空間條件下完成量子力學非定域性的實驗檢驗。

應用系統

科學應用系統由1個中心（科學實驗中心）、2套網（廣域量子密鑰應用平臺）和5個站（4個量子通信地面站、1個空間量子隱形傳態(tài)實驗站）3部分組成。

烏魯木齊南山站和青海德令哈站依托現有天文臺新建量子通信地面站和兩臺口徑1.2米的光學望遠鏡；北京興隆和云南天文臺依托現有的光學望遠鏡進行改造，建成量子通信地面站。

光學望遠鏡主要用于對星上量子光、信標光和同步光的接收，其包含的粗精跟蹤單元能夠實現對衛(wèi)星的精確指向和跟蹤，同時旁軸發(fā)射信標光，用于衛(wèi)星載荷對地面站跟蹤。

據悉，按照規(guī)劃，我國在2016年發(fā)射首顆量子通信衛(wèi)星，建設以4個量子通信地面站和1個空間量子隱形傳態(tài)實驗站為核心的空間量子科學實驗系統后，還將發(fā)射更多衛(wèi)星。到2020年，我國量子通信市場規(guī)模將達210億元。隨著量子通信在各領域的不斷滲透，預計國內量子加密潛在市場規(guī)模有望達到500億～1000億元。到2020年還要實現亞洲與歐洲的洲際量子密鑰分發(fā)，屆時連接亞洲與歐洲的洲際量子通信網也將建成。到2030年左右，我國將建成全球化的廣域量子通信網絡。

另據有關專家在雜志撰文介紹，在2016年9月中旬我國發(fā)射的天宮-2空間實驗室，將開展空-地量子密鑰分配與激光通信實驗。實驗采用對光量子進行偏振態(tài)調制生成密鑰，進行空對地傳輸、地面接收并解調提取信息。該方法經理論證明用于密鑰分配是不可破譯的。在我國未來的空間站上，也將裝有量子和光傳輸研究設施。它用于開展量子科學研究，包括基于量子存儲的量子隱形傳態(tài)和量子中繼、自由意志參與下的量子力學非定域性檢驗，開展空—地、空—空高亮度高保真糾纏量子分發(fā)和不同技術體制的高速激光通信實驗研究，空—地傳輸距離大于1000千米，空—空傳輸距離大于45000千米，為開展實際應用的量子和激光通信技術進行示范演示。

（責任編輯 張恩紅）

墨子號科學應用系統地理分布圖