我國成功發射世界首顆量子科學實驗衛星

　　一顆以中國古代科學家墨子命名的墨子號衛星成為浩瀚宇宙中的新成員，開啟為期兩年的太空科學旅程。記者昨天從中國科學院獲悉，昨日淩晨1時40分04秒，我國在酒泉衛星發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星發射升空，標志著我國空間科學研究又邁出重要一步。墨子號承載著在國際上率先探索星地量子通信可能性的使命，並將首次在空間尺度驗證已有百年曆史的量子理論的真實性。

　　這顆我國自主研發的量子衛星突破了一系列高新技術，包括同時瞄准兩個地面站的高精度星地光路對准、星地偏振態保持與基矢校正、星載量子糾纏源等工程級關鍵技術等，衛星設計壽命為兩年。

　　量子衛星的成功發射和在軌運行，將有助於我國在量子通信技術實用化整體水平上保持和擴大國際領先地位，實現國家信息安全和信息技術水平跨越式提升，有望推動我國科學家在量子科學前沿領域取得重大突破，對於推動我國空間科學衛星系列可持續發展具有重大意義。

　　量子科學實驗衛星工程首席科學家潘建偉介紹，衛星距離地面500公裏，地面兩個實驗站相距1200公裏，意味著量子衛星科學實驗將在60萬平方公裏的范圍內進行。

　　潘建偉說，墨子號發射後，如果效果達到預期，下一步還計劃發射墨子二號、墨子三號等，形成“量子星群”。量子通信估計還需10至15年才能進入百姓生活，屆時網上銀行、手機支付、信用卡等就再也不怕被盜號、泄密了。

　　量子通信的安全性是基於量子物理基本原理，可從根本上、永久性解決信息安全問題。未來，我國還將陸續發射衛星，成為全球第一個實現衛星和地面之間量子通信的國家。按照規劃，到2020年，我國將實現亞洲與歐洲的洲際量子密鑰分發，屆時聯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鏈。

　　本次任務還搭載發射了中科院研制的稀薄大氣科學實驗衛星和西班牙科學實驗小衛星。長征二號丁運載火箭由中國航天科技集團公司所屬上海航天技術研究院研制。此次發射是長征系列運載火箭的第234次飛行。

　　■科普Q&A

　　Q墨子號是顆什么星?

　　A通俗地說，它的真正身份仍然是通信衛星，唯一不同的是，它是一顆靠量子來傳遞信息的通信衛星，可以向外發射量子。從500公裏開外的太空向地面的實驗站發射光量子，這是史無前例、世界首次。

　　Q究竟什么是量子通信?

　　A微觀世界裏，有共同來源的兩個微觀粒子之間存在著糾纏關系。不管它們距離多遠，只要一個粒子狀態發生變化，就能立即使另一個粒子狀態發生相應變化。利用量子糾纏效應進行信息傳遞的一種新型的通信方式，就是量子通信。量子通信有可能發展成為保障信息安全的“終極武器”。

　　Q未來量子計算機能有多快?

　　A只要實現了能操控100個粒子的量子計算機，在某些特定功能上就比現在最快的“太湖之光”快百億億倍。

　　■墨子號數字

　　4種武器

　　科學家在量子衛星上搭載了自主研發的“四種武器”：

　　量子密鑰通信機

　　量子糾纏發射機

　　量子糾纏源

　　量子試驗控制與處理機

　　4大任務

　　量子衛星是中國科學院空間科學先導專項首批科學實驗衛星之一，其主要科學目標是進行四大實驗任務：

　　星地高速量子密鑰分發實驗

　　廣域量子通信網絡實驗

　　星地量子糾纏分發實驗

　　地星量子隱形傳態實驗

　　3類實驗

　　第一類 進行衛星和地面之間的量子密鑰分發，實現天地之間的安全通信，如果4個地面站任何兩兩之間都可以實現安全的通訊，即可實現組網;

　　第二類 相當於把量子實驗室搬到太空，在空間尺度檢驗量子理論;

　　第三類 實現衛星和地面千公裏量級的量子態隱形傳輸。

　　■墨子號攻略

　　“唯一密匙”

　　量子通信安全絕無僅有

　　量子通信是迄今唯一被嚴格證明為無條件安全的通信方式。

　　傳統的通信加密和傳輸安全，都是依賴於複雜的算法。說白了，就是欺負計算機來不及算出所有的可能。即便是再高級別的保密通信，只要是通過電話線、無線電、光纖等手段，都會面臨被破譯和竊聽的可能。在計算能力凶猛的量子計算機面前，傳統傳輸的密件，就像在裸奔一樣。

　　所以，科學家要嘗試量子通信，由量子來押鏢這趟信息傳輸的征程。通俗地說，它傳輸的是光粒子，而不是數字。這其中，“量子密鑰”的作用十分關鍵。在此次衛星發射的科學目標中就提到了“量子密鑰”分發實驗。量子密鑰就是將數字密鑰儲存在特殊的量子信息中，並在量子通信線路中傳輸。

　　也正是因為它的特性，決定了通過量子通信傳輸的信息不會被竊聽，不會被破解，也從原理上確保了量子通信傳輸身份認證、傳輸加密以及數字簽名等內容的無條件安全，從根本上解決信息安全問題。

　　“加密芯片”

　　銀行轉賬將不會再被盜

　　潘建偉表示，量子通信的安全性基於量子物理基本原理，單光子的不可分割性和量子態的不可複制性保證了信息的不可竊聽和不可破解，從原理上確保身份認證、傳輸加密以及數字簽名等的無條件安全，可從根本上、永久性解決信息安全問題。理論上絕對安全的通信一旦實現，政府、軍隊和銀行，乃至全社會都將獲益。

　　近年來，歐洲、美國和日本等國均進行了量子通信技術的戰略性部署，投入了大量的科研資金和開發力量，進行關鍵技術攻關和實用化、工程化探索，力爭在激烈的國際競爭中占據先機。

　　而我國在這方面處於國際領先水平。有專家預計，2019年前後，量子通信將會拓寬服務模式，向全社會的網上轉款、支付等消費行為延伸。運營商開始主導全國性的組網建設，量子通信網絡標准將會建立，到2023年，全國性的量子通信網絡有望建成。而從長期看，量子通信很有可能成為人們網絡通信的必經通道，量子通信模塊被集成在各類通信終端中，將成為信息產業的基礎設施。屆時，每個人的家裏、手機上或許都會有一個量子加密芯片，銀行轉款、電子賬戶等的涉密操作，不用擔心被盜用或者攻擊。

　　“產業富礦”

　　量子信息領域前景可期

　　量子通信代表了數據傳輸速度與安全的未來方向，是一座萬億級別的產業富礦。有關專家估算，短期內量子通信產業規模即可達數十億元。而隨著網絡區域擴大及衛星量子通信網絡建設，未來市場空間將更為廣闊。今年年初，量子信息產業引起廣泛關注，並在資本市場被熱炒。隨著墨子號量子科學實驗衛星升空，資本市場想必又會有一陣暴熱。但不少業內人士提醒，量子通信產業應用層面仍處於探索期，預期利好轉化為現實利潤尚需時日，國內涉足量子信息領域的企業尚為數不多，因此競爭格局未定，但產業前景可期。北京晨報記者 韓娜