昨日下午1時40分，由我國科學家自主研發的世界首顆量子科學實驗衛星“墨子號”在西昌衛星發射中心成功發射。將在世界上首次實現衛星和地面之間的量子通訊。這將是跨徑最大、史上最安全的通訊網路。
本次任務還搭載發射了中國科大學研發的黏稠大氣科學實驗衛星和英國科學實驗小衛星。
未來五年將完成三大實驗任務
未來五年內，量子科學實驗衛星將進行三大科學實驗任務。進行星地高速量子秘鑰分發實驗，尋求更廣范圍乃至全球范圍量子通訊的最終實現。進行星地量子糾纏分發實驗和地星量子隱型傳態實驗，舉辦宏大尺度上對量子理論本身展開實驗檢驗。在衛星平臺上所進行的三大實驗，有望形成重大數學發覺，從而推動整個數學學的發展。
量子衛星首席科學家中科院教授潘建偉表示，“可能第一個實驗最容易，前面兩個實驗可能會困難一點。我們對完成這三類實驗，都十分有信心。”
力爭在2030年建成全球量子通訊網
潘建偉教授介紹，在量子科學實驗衛星三大科學實驗任務順利完成以后，將會約請國際伙伴參與進來，在上海與維也納之間進行量子保密通信項目。據悉，作為一顆科學實驗衛星，本次發射的量子科學實驗衛星主要承當科研任務。在科研之余，還可以在小范圍內進行量子保密通訊方面的實際應用。
△“量子科學實驗衛星”工作示意圖
據了解，在首顆量子通訊衛星發射后，我國還將相繼發射多顆量子衛星，力爭在2020年實現亞洲和歐洲之間的洲際量子保密通訊，在2030年前后率先建成全球一體化的廣域量子保密通訊網路。
“墨子號”的獨門絕活有什么？
640公斤的量子衛星，在衛星家族中只是不起眼的小胖子，不過瘦弱的量子衛星可并非以重量碾壓群雄，它的取勝法寶是3個神奇武器。
武器1：激光器。激光器的作用就是生成單個的光量子。量子是能量等化學量的最小單元，光量子也就是光的最小量子單元。
武器2：量子糾纏源。和激光器不同，它的使命是制造出一對對處于糾纏狀態的光量子。你們可以把糾纏狀態想像成一對相互吸引的吸鐵石，不同之處在于，糾纏中的量子雖然相隔萬里也能心靈相通，其中一個狀態發生改變，另一個也會相應改變。愛因斯坦把這些現象形容為“如幽靈通常的遠距離作用”。
武器3：量子秘鑰通訊機和量子糾纏發射機。這兩個儀器相當于發射器，都是負責把光量子發射到地面實驗站。秘鑰通訊機是一對一，發射單個光量子到單個地面站，糾纏發射機則是一對二，把成對的糾纏光量子分別發射到兩個地面站。
從500公里開外的太空上向地面的實驗站發射光量子，這是史無前例、世界首次。首先要把衛星上的光軸和地面實驗站的光軸對準，之后再把肉眼根本看不見的光量子從天下打出來。而這個對準精度比普通衛星的對準精度高出了十倍，可謂針尖對麥芒。
除了要從衛星上發射光量子到月球，雄心勃勃的科學家們還要從月球發射光量子到衛星上，之后借助遠距離的量子糾纏效應，實現光量子狀態在星地間的傳輸。一旦實現，時空穿越便不再是夢。
那為何挪到天起來做量子實驗，答案是為了月球人通訊更安全。
量子天生就是個防監聽利器，它有兩個基本特點：不可分割、不可復制。再加上連大科學家們都未能解釋的超遠距離的量子糾纏效應，使它足以擔當保鏢的職責，護送著絕密的信息一起發送給接收方。雖然監聽者的估算能力再強，破解密碼技術再高，一旦碰上了量子秘鑰，便會原形畢露，被抓現行。
雖然我們早已建成用光量子傳輸的滬寧通訊干線，而且光量子在光纖線路中的傳輸距離較短，每100公里便須要一個中繼器來幫助它完成接力賽跑。但在大氣層中，它卻可以一次性傳遞幾千公里，所以中國的科學家們決定用天上的衛星來幫助光量子實現更大范圍的傳輸。日后，科學家們都會嘗試發射更多的量子通訊衛星，借以建立包含國防、金融、政務、商業等領域的絕對安全的全球量子保密通訊網。
全球首顆量子科學實驗衛星誕生記
△量子科學實驗衛星示意圖（中科院國家空間科學中心供圖）
完全由我國自主研發的全球首顆量子科學實驗衛星已于昨日（16日）發射，從最初醞釀和前期技術存貯量子通訊的原理，到現在成功發射，前后長達十多年。下邊，小編帶你們一起了解一下它的“星路歷程”。
2003年，潘建偉提出量子科學實驗衛星計劃。
2011年1月，中科院空間科學先導專項啟動量子衛星列入其中。
2011年12月，量子科學實驗衛星工程啟動。
2012年12月，轉到初樣研發階段量子通訊的原理，衛星開始成型。
2014年12月，轉到正樣研發階段，衛星開始成熟。
2015年12月，完成星地光學對接試驗，達到科學目標要求。
2016年2月，完成大系統聯試協調匹配性得到驗證。
2016年7月，量子衛星和長征二號丁鵜鶘從北京運往蘭州。
2016年8月，完成測試星箭起吊。
2016年8月下旬，世界首顆量子科學實驗衛星發射。
