量子卫星之墨子

量子卫星之墨子

我国发射的全球首颗量子科学实验卫星被命名为“墨子号”，以“墨子号”命名以纪念墨子

命名缘由于墨子在《墨经》中提出的“光学八条”，墨家逻辑是全球三大古老逻辑体系之一，而逻辑体系是科学的基础，墨子在两千多年前就发现了光线沿直线传播，并设计了小孔成像实验，奠定了光通信、量子通信的基础。

由于量子信号的携带者光子在外层空间传播时几乎没有损耗,如果能够在技术上实现纠缠光子再穿透整个大气层后仍然存活并保持其纠缠特性,人们就可以在卫星的帮助下实现全球化的量子通信。

据中国科学技术大学教授、中国科学院院士、中科院量子信息与量子科技前沿卓越创新主任潘建伟透露，中科院“量子科学实验卫星”预计2016年7月发射，这既是中国首个、也是世界首个量子卫星。

该卫星的发射将使中国在国际上率先实现高速星地量子通信，连接地面光纤量子通信网络，初步构建量子通信网络。他还透露，“京沪干线”大尺度光纤量子通信骨干网工程预计于今年下半年交付。

据悉，这一工程将构建千公里级高可信、可扩展、军民融合的广域光纤量子通信网络，建成大尺度量子通信技术验证、应用研究和应用示范平台。[6]

2016年8月英媒称，中国科学家将发射世界首颗“量子卫星”，这有朝一日或许有助于建立一个极其安全的全球通信网络。

英国《每日邮报》网站8月3日报道，这个重达1300磅（约合590千克）的航天器中，含有一块能够产生纠缠光子对的晶体，这些光子对将被发射到中国和奥地利的地面卫星接收站中，从而形成一个“密钥”。

据《自然》杂志报道，该卫星计划于本月晚些时候在酒泉卫星发射中心进行发射。如果这一为期两年的研究任务的初期实验能够获得成功，那么可能很快就会再发射多颗卫星。

研究人员正在努力证明粒子即使相距极远——该研究的实验距离约为750英里（约合1200公里）——也能保持纠缠。

此前为证明量子通信所做的研究显示，这一距离最长为180英里出头。现在科学家们希望，太空中的光子传播能够将这一距离变得更长。

《自然》杂志解释道，通过空气和光纤时，光子会被分散或吸收，这给脆弱的量子态的保持带来了挑战。但光子在太空中的传播却更平顺。

实现此等距离的量子通信将使建立安全的全球通信网络成为可能，通信双方能够使用一个共享的密钥进行交流。

在量子物理学中，纠缠粒子即使相隔极远，也会保持相互连接。因此，其中一个粒子的动作会影响另一个粒子的行为。如果某个人试图在一端窃听，那么另一端就能检测到这种通信干扰。

该研究任务为期两年。在此期间，中国研究人员将进行贝尔测试，以证明在这样一种超远距离下，纠缠依然存在。

此外，据英国《自然》周刊报道，中国人还将尝试“隐形传送”量子态，即在一个新位置重建某个光子的量子态。

中国的这项实验将尝试创造出一种高效可靠的量子隐形传态方法。研究人员说，实现了量子隐形传态后，便能制造出一种分辨率极高的望远镜。

伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的物理学家保罗·奎亚特说：“你不仅能看到那些行星，理论上来说，还能看清木星卫星上的车辆牌照。”奎亚特参与了美国航空航天局的项目。

这个中国航天器的首项任务便是将光子对发射到北京和维也纳的地面接收站中，从而形成密钥。但是，随着研究工作的进行，这颗卫星可能很快便会迎来其他卫星的加入。

中国科学技术大学物理学家陆朝阳告诉《自然》周刊：“如果首颗卫星表现不错，中国肯定会发射更多。”若要创建一个连接全世界的通信网络，大约需要部署20颗卫星。

2016年8月16日凌晨1时40分，我国科学家在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空，目前已成功入轨运行。这使得我国成为世界上首个实现太空和地面之间量子通信的国家，同时也建成了我国天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。

据悉，“墨子号”是世界上首颗量子科学实验卫星。量子卫星首席科学家、中科院院士潘建伟表示，之所以给它起名“墨子”，是因为墨子首先通过小孔成像实验发现了光沿直线传播，而且他也提出了某种意义上的“粒子论”。

据潘建伟院士介绍，量子通信的安全性基于量子物理基本原理，单光子的不可分割性和量子态的不可复制性保证了信息的不可窃听和不可破解，从原理上确保身份认证、传输加密以及数字签名等的无条件安全，可从根本上、永久性地解决信息安全问题。

本次的量子卫星项目于2011年12月立项，是中科院空间科学先导专项首批科学实验卫星之一。其主要科学目标是进行星地高速量子密钥分发实验，并在此基础上进行广域量子密钥网络实验，以期在空间量子通信实用化方面取得重大突破；其次还希望在空间尺度上进行量子纠缠分发和量子隐形传态实验，以验证量子力学理论。

量子卫星工程由中国科学院国家空间科学中心抓总负责。中国科学技术大学负责科学目标的提出和科学应用系统的研制；中国科学院上海微小卫星创新研究院（上海微小卫星工程中心）抓总研制卫星系统，中国科学院上海技术物理研究所联合中国科学技术大学研制有效载荷分系统；中国科学院国家空间科学中心牵头负责地面支撑系统研制、建设和运行，对地观测与数字地球科学中心等单位参加。