佘惠敏

世界首顆量子科學實驗衛(wèi)星交付使用，為我國未來構(gòu)建覆蓋全球的天地一體化量子保密通信網(wǎng)絡(luò)提供了可靠的技術(shù)支撐，國際學術(shù)界給予高度評價。

1月18日，我國發(fā)射的世界首顆量子科學實驗衛(wèi)星“墨子號”圓滿完成了4個月的在軌測試任務(wù)，正式交付用戶單位使用。中國科學技術(shù)大學、中科院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院、西安衛(wèi)星測控中心、中科院國家空間科學中心等單位相關(guān)領(lǐng)導在交付使用證書上簽字。

那么，咱們來了解一下，“墨子號”到底有多牛。

世界上第一顆空間量子科學實驗衛(wèi)星

“墨子號”是由我國完全自主研制的世界上第一顆空間量子科學實驗衛(wèi)星，于2016年8月16日發(fā)射升空。該衛(wèi)星從科學概念的提出到關(guān)鍵技術(shù)突破，從有效載荷研制到科學成果的產(chǎn)出，由中國科學院量子信息與量子科技前沿卓越創(chuàng)新中心主導完成。

“墨子號”量子科學實驗衛(wèi)星掠過阿里量子隱形傳態(tài)實驗平臺上空（2016年12月9日攝。）

面對在國際上首次開展空間尺度量子科學實驗這一全新的領(lǐng)域，從2003年開始，中國科學技術(shù)大學和中科院上海技術(shù)物理研究所、中科院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院、中科院光電技術(shù)研究所、國家天文臺、國家空間科學中心等單位的研究人員經(jīng)過長達10余年的協(xié)同攻關(guān)，創(chuàng)新性地突破了包括星地量子信道、空間單光子探測、高亮度空間量子糾纏光源等多項國際領(lǐng)先的關(guān)鍵技術(shù)，確保了衛(wèi)星的成功研制，為各項科學實驗任務(wù)的順利開展奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

星地量子保密通信，千公里級量子糾纏分發(fā)

“墨子號”的主要應(yīng)用目標是通過衛(wèi)星和地面站之間的量子密鑰分發(fā)，實現(xiàn)星地量子保密通信，并通過衛(wèi)星中轉(zhuǎn)實現(xiàn)可覆蓋全球的量子保密通信?！澳犹枴笨梢栽谇Ч锿獾耐馓找?0kbps的速率給地面站分發(fā)量子密鑰，比地面同距離光纖量子通信水平提高了15個數(shù)量級以上。該項技術(shù)突破不僅使得我國具備了對光纖無法覆蓋的地區(qū)——如我國的南海諸島、駐外使領(lǐng)館、遠洋艦艇等——直接提供高安全等級量子通信保障的能力，并為我國未來構(gòu)建覆蓋全球的天地一體化量子保密通信網(wǎng)絡(luò)提供可靠的技術(shù)支撐。

“墨子號”的另一前沿研究目標是在量子物理基本問題檢驗領(lǐng)域：即通過千公里量級的量子糾纏分發(fā)，首次在空間尺度檢驗量子力學的非定域性，并利用量子糾纏在地面和衛(wèi)星之間實現(xiàn)量子隱形傳態(tài)。通過“墨子號”的星地糾纏分發(fā)，我們能夠在相距1200公里以上的兩個地面站之間以1對/秒的速度建立起量子糾纏，將使得人類首次具有在空間尺度開展量子科學實驗的能力，并為未來在外太空開展廣義相對論、量子引力等物理學基本原理的檢驗做好了堅實的技術(shù)準備，成為我國在基礎(chǔ)物理學領(lǐng)域?qū)κ澜绲挠忠恢匾暙I。

測試階段性能卓越，超過系統(tǒng)指標要求

量子科學實驗衛(wèi)星在軌測試階段全面完成了衛(wèi)星平臺測試、有效載荷自測試和天地一體化鏈路測試，衛(wèi)星平臺和有效載荷工作一切正常，成功構(gòu)建了星地單向、星地雙向、地星單向量子信道，系統(tǒng)信道效率、時間同步精度、跟蹤瞄準精度均超過系統(tǒng)指標要求，可以滿足空間量子科學實驗的要求。

在交付儀式前，量子科學實驗衛(wèi)星工程常務(wù)副總師王建宇研究員向與會領(lǐng)導和專家做了衛(wèi)星在軌測試總結(jié)報告，并表示量子衛(wèi)星已經(jīng)在世界上首次建立了天地一體化量子通信實驗測試平臺，具備了開展空間量子科學實驗的條件。量子科學實驗衛(wèi)星首席科學家潘建偉院士代表科學研究團隊做了量子衛(wèi)星壽命期工作安排報告。據(jù)潘建偉介紹，目前研究團隊正在有條不紊地開展相關(guān)科學實驗工作，已獲取了初步的實驗數(shù)據(jù)。研究團隊對順利完成星地量子密鑰分發(fā)實驗、廣域量子密鑰應(yīng)用演示實驗、星地雙向量子糾纏及地星量子隱形傳態(tài)實驗全部預(yù)先設(shè)定的科學實驗任務(wù)充滿信心。

改變世界的十大創(chuàng)新技術(shù)

量子科學實驗衛(wèi)星使我國在量子通信領(lǐng)域進一步擴大了世界領(lǐng)先的優(yōu)勢，并且作為我國基礎(chǔ)物理研究和航天工程兩個領(lǐng)域的完美結(jié)合，凸現(xiàn)了我國的綜合科技實力?！澳犹枴睆难兄七^程到成功發(fā)射均引起了社會上的廣泛關(guān)注和國際學術(shù)界的高度評價。

“墨子號”成功發(fā)射后，極大激起了公眾對量子科技的濃厚興趣。包括英國《自然》雜志、美國《科學》雜志、《科學美國人》、英國《新科學家》、《紐約時報》、英國廣播公司（BBC）等眾多國際知名學術(shù)和公共媒體都對“墨子號”進行了專題報道，美國國家航天局（NASA）也在其官網(wǎng)上對“墨子號”發(fā)射任務(wù)給出了詳細的介紹。2016年底，“墨子號”和人類首次探測到引力波等重大成果共同入選英國《自然》雜志點評的年度國際重大科學事件;“墨子號”作為唯一誕生于美國本土之外的創(chuàng)新技術(shù)入選《科學美國人》評選的2016年度“改變世界的十大創(chuàng)新技術(shù)”;近日，《華爾街日報》針對中國科技的高速發(fā)展給出了標題為“沉寂了一千年，中國誓回發(fā)明創(chuàng)新之巔”的專題文章，將“墨子號”量子科學實驗衛(wèi)星作為中國創(chuàng)新能力提升的重要標志。

編輯/余弘陽