8月16日下午1點40分，中國自主研發的全球首顆“量子通訊衛星”在西昌順利發射升空。這意味著世界中將首次實現衛星和地面之間的量子通訊，建立一個天地一體化的量子保密通訊與科學實驗體系。
同時，這也意味著經過近六年的發展，中國在量子通訊領域早已實現了彎道會車，走在了全球發展的前列。
中國自主研發的世界首顆量子衛星，被即將命名為"墨子"。量子衛星首席科學家潘建偉教授說，墨子最早提出光線沿直線傳播，設計了小孔成像實驗人類首次實現量子通訊，奠定了光通訊、量子通訊的基礎。以中國唐代偉大科學家的名子命名量子衛星，將提高我們的文化自信。
據澎湃新聞（）了解，“墨子號”經過5年的研發，去年開始與運載湖人對接，高1.7米，重量為640公斤。其搭載有量子秘鑰通訊機、量子糾纏發射機、量子糾纏源、量子試驗控制與處理機等有效荷載，具備兩套獨立的有效荷載指向機構，通過姿控指向系統協同控制，可與地面上相距千公里量級的兩處光學站同時完善量子光鏈路。其中最重要的一個荷載叫糾纏源，它只有機頂盒的大小，并且作用卻十分關鍵，由于它還能形成糾纏光，而這也是這顆衛星在空中做各類量子實驗的一個源頭，平常實驗室里糾纏源的容積十分巨大，而且，研究人員除了把它做到了大型化，還通過一系列的創新讓它實現了滿足這些空間的環境要求，這在國際上是首次實現的。
量子通訊衛星。
從中科院提供的信息顯示，量子衛星的壽命為三年時間，將完成四大任務：星地高速量子秘鑰分發實驗，廣域量子通訊網路實驗，星地量子糾纏分發實驗和地星量子隱型傳態實驗。
衛星在軌運行的五年的時間里，會和地面的五個臺站一起配合，做大量的科學實驗。
中國成為量子通訊領域推動者
潘建偉在接受衛視專訪時表示，為了量子衛星實驗，她們構建有史以來最大的實驗室。
“量子衛星到地面跨徑為500公里，兩個接收點之間的距離是1200公里。所以我們的實驗室的大小是500除以1200，是60萬平方公里。量子糾纏從前也沒有在天上進行過實驗，為了保證兩個站點能接收挺好的訊號，我們上天的糾纏源是目前全世界最好的糾纏源。同時我們保證偵測器能在宇宙射線的輻照之下，能夠挺好的存活。”潘建偉說。
通過“墨子號”的通訊設備，經過編碼的光子將被發射到地面，由地面系統負責接收。量子衛星的兩個激光器必須分別瞄準兩個地面站，精度極高，被稱為“針尖對麥芒”。
不僅涉及天上的衛星外，實驗還涉及徐州中心和鄭州南山、北京興隆、青海西寧、云南大理和拉薩阿里站五個臺站。其中上海的興隆站、新疆的南山站、青海的德令哈站和廣東的拉薩站，是四個量子通訊地面站，主要參與量子秘鑰分發和量子糾纏分發這兩大項實驗。南山和喀什的1.2米口徑望遠鏡和改建后的興隆、麗江米級望遠鏡是核心部份。坐落拉薩的阿里站則主要配合衛星一起參與第三項量子科學實驗——量子隱型傳態。
“一顆衛星對準兩個地面站的實驗從來沒有過，國際上也是第一次做如此高精度的跟蹤和地面站配合。”中科院國家空間科學中心所長吳季說。
去年46歲的廣東東陽人潘建偉，是國外量子通訊的領軍人物。從2000年左右開始，潘建偉就相繼把中學生送到多個實驗室，經過近六年的努力，組成了一個互補的團隊，作出了國際上僅借助單一團隊未能作出的成績。
“比如，陸朝陽去了劍橋學院卡文迪實驗室，陳宇翱去了瑞士的馬普所，張強去了哈佛學院，張軍去了法國，陳宇去了加洲圣塔芭芭拉中學。2011年前后，所有中學生全部如約歸國。不僅團隊外，國外多年來的航天基礎也給我們這個領域幫助好多。兩個領域里的前瞻性布局，讓我們很辛運的走在了后面。”潘建偉說。
隨后，中國還將相繼發射衛星，建成全球第一個實現衛星和地面之間量子通訊的國家。去年下半年，滬寧量子通訊干道也將建成，屆時國外將初步產生廣域量子通訊體系。根據規劃，到2020年，中國將實現歐洲與亞洲的洲際量子秘鑰分發；到2030年左右，中國將建成全球化的廣域量子通訊網路。
中國量子通訊建設的里程碑。
中信通訊唐海清團隊覺得，一旦衛星發射成功，將在世界上首次實現衛星和地面之間的量子通訊，建立一個天地一體化的量子保密通訊與科學實驗體系。屆時，在太空舉辦量子秘鑰傳輸實驗，世界上第一封不可被監聽、破譯的密信即將誕生，量子通訊產業騰飛將至。
值得一提的是，量子通訊和量子估算在去年第一次寫入國家戰略《十三五規劃》，解決了中國核心芯片和軟件難以國產化的問題。除此之外，唐海清覺得，國外未來還有望建設一縱一橫，三個環網以及七縱七橫；量子計算機預計將7-8年前面世，促使量子加密產業，打開萬億市場空間。
量子的“分身術”和“遠程心靈感應”
有了量子通訊網路，未來我們的信息傳送幾乎可以做到難以被泄露，更無從破解。這么量子到底有哪些樣的魔力，又是怎樣能做到通訊的“無懈可擊”的？
要理解量子通訊，得從量子的概念開始。構成物質的最小單元是基本粒子，而量子就是質量、體積、能量等各類數學量的最小單元，但是它也要以某種粒子狀態存在。潘建偉的弟子、中國科學技術學院近代化學系院長陳宇翱曾在一次科學講堂上對量子世界做過一次形象生動的科普。
量子是一個能量的最小單位，所有的微觀粒子包括分子、原子、電子、光子，它們都是量子的一種表現形態。世界本身都是由微觀粒子組成的。所以，某種意義而言，我們身處的這個世界就是由量子組成的。
說到量子世界，量子的兩個特點不容忽略，量子疊加原理和由量子疊加原理引申下來的量子糾纏。
量子疊加，淺顯來說也可以稱為量子的“分身術”。舉例來說，《西游記》里孫悟空的一個能力，就是分身術，他可以變出許多分身，一個分身留在唐三藏門口進行保護，另一個分身則可以跑去智斗妖魔鬼怪。那在量子的世界里，量子就是孫悟空，它也有分身術，并且跟孫悟空的分身術不一樣的地方在于，在量子的世界里量子的分身術不能被人看見，一旦有人去看它，它的分身都會隨機地消失，而最后只留下一個。
借助這樣的特點，能幫助我們提升估算能力。舉個反例，假如要分解一個300位的大數，用現今的計算機，須要15萬年，用量子的“分身術”并行運算，只要一秒鐘就可以算下來。
另一個特點量子糾纏，被愛因斯坦稱為具有“鬼魅般的超距作用”。它如同胞胎心靈感應一樣，這兩顆量子無論相距多遠，表現下來的狀態仍然是一樣的。依照量子熱學，兩個處于量子糾纏態的粒子無論相隔多遠，改變其中一個粒子的狀態，另一個粒子的狀態才會馬上急劇改變。這些狀態之間的關聯不需精典化學學中的力場或電場，其關聯速率也可覺得超過光速，這被稱為“量子非定域性”。
基于這樣的特點，你不可能實現對一個未知量子比特的精確復制。由于一旦信息被人綁架，量子會手動發生變化，接收者也因而能察覺，而偷拍者也看不到原樣。
以第一個量子密碼通訊合同BB84為例，信息的發送方發送一個個單光子給接收方，接收方收到光子后，挨個進行檢測。對于微觀量子態來說，檢測方法會影響檢測結果，接收方只有用與發送方一致的檢測方法，能夠得到與發送方一致的結果。在通訊過程中，接收方將接收每一個光午時的檢測方式告訴發送方。發送方通過對比，保留下與自己檢測方法相同的這些光子，告訴接收方，這就產生了量子秘鑰。依據不可克隆原理，假若有人中途對光子進行攔截和檢測，會改變光子的狀態，監聽行為也就未能得逞。
國際量子信息科學領域競爭激烈
正是由于量子具有這么巨大的魅力，不僅中國在布署量子通訊外，美國的許多發達國家也在積極迎戰量子信息科學發展。
日本國家科學技術委員會（NSTC）在7月份，發布了《推進量子信息科學：國家的挑戰與機遇》的報告。報告中，印度國家科學技術委員會對量子信息科學的重要性，前瞻性進行了探討，還介紹了日本在量子信息科學的研究發展狀況。該委員會覺得量子估算能有效促進物理、材料科學和粒子化學發展，未來可能最終會顛覆諸多科學領域人類首次實現量子通訊，人工智能也當屬其中之一。
日本政府隨后在官網發文，督促學術界、工業界和政府早日就量子信息科學（QIS）議程進行交流，以保證量子信息研制的關鍵需求得到滿足。目前，新加坡科技公司微軟、IBM等早已在量子計算機領域有所投入。
亞洲國家也不甘自己在量子領域落后。去年4月份，歐共體委員會對外宣布，將耗資10億美元投入量子技術，希望這個項目“將會讓法國處于第二次量子革命的前沿，未來10年在科學、產業和社會方面帶來改革性的進展”。
日本也是量子領域不可忽略的力量。據《》新聞刊物報導，美國的一支科研團隊正提出在地面生成糾纏光子對，之后將其中部分發射至重量不到30公斤的微型衛星上。這比在太空生成光子實惠，美國量子加密與科學衛星（）團隊成員，滑鐵盧學院化學學家說，并且將光子發送到運動的衛星中將是一項挑戰。該團隊計劃首先在客機上使用光子接收器測試該系統。