王晉嵐

據(jù)中國科學技術大學微尺度物質科學國家實驗室、中科院量子信息與量子科技前沿卓越創(chuàng)新中心報道，2016年8月16日，世界首顆量子科學實驗衛(wèi)星“墨子號”在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射升空。“墨子號”約640千克，設計壽命為2年，運行在高度約500公里的極地軌道。目前“墨子號”已進入預定軌道，開始為期約3個月的在軌測試?！澳犹枴笔侵锌圃嚎臻g科學先導專項首批確定立項研制的4顆科學實驗衛(wèi)星之一，其成功發(fā)射和在軌運行，不僅將助力于我國廣域量子通信網(wǎng)絡的構建，服務于國家信息安全，還將開展對量子力學基本問題的空間尺度實驗檢驗，加深人類對量子力學自身的理解。

量子通信基于量子物理學的基本原理，克服了經(jīng)典加密技術內(nèi)在的安全隱患，是迄今為止唯一被嚴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、商業(yè)等領域的信息安全問題。目前，基于光纖的城域和城際量子通信技術正在走向實用化和產(chǎn)業(yè)化，我國在這方面已經(jīng)走在世界前列。但由于光纖的固有損耗以及單光子狀態(tài)的不可復制性，目前點對點光纖量子通信的距離難以突破百公里量級。因此，要實現(xiàn)廣域乃至全球化的量子通信網(wǎng)絡，還需要借助衛(wèi)星的中轉。

2003年，中國科學技術大學潘建偉團隊率先開展遠距離自由空間量子通信實驗研究。2004年底，團隊在合肥市大蜀山實現(xiàn)了13公里自由空間的量子糾纏分發(fā)和量子密鑰分發(fā)，在國際上首次證實了光子糾纏態(tài)在穿透大氣層后，其量子性質仍然能有效保持，驗證了星地量子通信的可行性。此后，在“遠距離量子通信實驗研究”和“空間尺度量子實驗關鍵技術與驗證”兩個中科院知識創(chuàng)新工程重大項目的支持下'潘建偉團隊聯(lián)合中科院上海技術物理研究所、中科院微小衛(wèi)星工程中心等單位，先后實現(xiàn)了16公里自由空間量子隱形傳態(tài)，100公里級自由空間量子隱形傳態(tài)和雙向量子糾纏分發(fā)，星地量子通信的全方位地基驗證等重要實驗，為實現(xiàn)星地量子通信奠定了堅實的科學與技術基礎。

在完成上述系列關鍵技術突破的基礎上，2011年底，由中國科學技術大學牽頭提出并策劃的中科院戰(zhàn)略先導科技專項“量子科學實驗衛(wèi)星”正式立項。量子科學實驗衛(wèi)星建設和研制任務包括衛(wèi)星系統(tǒng)、運載火箭系統(tǒng)、發(fā)射場系統(tǒng)、地面支撐系統(tǒng)、測控系統(tǒng)和科學應用系統(tǒng)六大系統(tǒng)。中國科學技術大學牽頭負責確立整個專項的科學研究目標、總體技術目標和總體實驗基本方案，負責科學應用系統(tǒng)的研制，并與中科院上海技術物理研究所合作完成有效載荷研制，包括負責研制量子糾纏源、量子實驗控制與處理機，參與研制量子密鑰通信機、量子糾纏發(fā)射機；上海微小衛(wèi)星工程中心負責衛(wèi)星平臺研制；中科院國家天文臺和中科院光電技術研究所負責量子通信地面站的建設。