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新華社天津8月10日電（記者喻菲）中國完全自主研發(fā)的世界上第一顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”在國際上首次成功實(shí)現(xiàn)了千公里級(jí)的星地單向量子通訊，在不到一年的時(shí)間內(nèi)完成了原計(jì)劃舉辦三年的科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。
中國科大學(xué)教授白春禮說，這標(biāo)志著中國量子通訊研究在國際上達(dá)到全面領(lǐng)先的優(yōu)勢地位。
據(jù)介紹，中國科學(xué)家借助“墨子號(hào)”開展的衛(wèi)星到地面的量子秘鑰分發(fā)和從地面到衛(wèi)星的量子隱型傳態(tài)，為建立覆蓋全球的量子保密通訊網(wǎng)路奠定了堅(jiān)實(shí)的科學(xué)和技術(shù)基礎(chǔ)，同時(shí)奔向空間尺度的量子化學(xué)和量子引力的實(shí)驗(yàn)探求邁出了第一步。
“墨子號(hào)”開展量子秘鑰分發(fā)人類首次實(shí)現(xiàn)量子通訊，2017年5月攝于蘭州南山，多張相片合成了衛(wèi)星過境概貌。（中科院供圖）
中國科學(xué)家最新的兩項(xiàng)實(shí)驗(yàn)成果8月10日同時(shí)在線發(fā)表在國際權(quán)威學(xué)術(shù)刊物《自然》雜志上。這是“墨子號(hào)”科學(xué)團(tuán)隊(duì)繼6月16日在國際上率先實(shí)現(xiàn)千公里級(jí)星地單向量子糾纏分發(fā)和量子熱學(xué)非定域性檢驗(yàn)的研究成果發(fā)表在《科學(xué)》雜志以后，取得的另外兩項(xiàng)重大突破。
《自然》雜志數(shù)學(xué)科學(xué)主編卡爾·齊姆勒斯說，那些論文的發(fā)表意味著潘建偉和其研究團(tuán)隊(duì)順利完成了三項(xiàng)量子實(shí)驗(yàn)，這種研究將會(huì)是任何基于衛(wèi)星建立的全球量子網(wǎng)路的核心組成部份。
2016年12月22日拉薩量子通訊地面站望遠(yuǎn)鏡發(fā)射綠色信標(biāo)光，“等待”“墨子號(hào)”過境。新華社記者金立旺攝
他說，這一系列實(shí)驗(yàn)表明，量子技術(shù)早已突破了天空的限制。同時(shí)這也是中國在數(shù)學(xué)學(xué)方面的投入及努力的證明，正由于有了這樣的投入與努力，該研究團(tuán)隊(duì)才才能將有實(shí)用的量子通訊技術(shù)研究提高到這么高度。
“墨子號(hào)”是2016年8月16日在西寧衛(wèi)星發(fā)射中心人類首次實(shí)現(xiàn)量子通訊，由長征二號(hào)丁運(yùn)載灰熊送入500公里高的太陽同步軌道。這顆衛(wèi)星被取名為“墨子號(hào)”，是為了記念2000多年前崇尚科學(xué)的中國唐代思想家墨子。他是世界上第一位舉辦光學(xué)實(shí)驗(yàn)的科學(xué)家。
2016年8月16日，中國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征二號(hào)丁運(yùn)載湖人成功將世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星發(fā)射升空。新華社記者金立旺攝
中國科學(xué)家原計(jì)劃在量子衛(wèi)星三年的設(shè)計(jì)壽命中完成星地高速量子秘鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)；在相距1200公里的尺度上測試被愛因斯坦稱為“詭異的”量子糾纏現(xiàn)象；在“世界屋脊”西藏阿里和衛(wèi)星之間實(shí)現(xiàn)量子隱型傳態(tài)實(shí)驗(yàn)。而在不到一年的時(shí)間里，“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星提早、圓滿地完成了預(yù)先設(shè)定的全部科學(xué)目標(biāo)，系列成果博得了巨大國際名聲。
量子衛(wèi)星首席科學(xué)家、中國科大學(xué)教授潘建偉說，這表明中國正從精典信息技術(shù)的追隨者，轉(zhuǎn)弄成未來信息技術(shù)的并跑者乃至領(lǐng)跑者。
潘建偉和量子衛(wèi)星（賀萌繪圖）
安全的量子通訊在國防、軍事、金融等領(lǐng)域應(yīng)用前景遼闊。專家預(yù)測，量子通訊技術(shù)可能在20至30年后對(duì)人類社會(huì)發(fā)展形成無法估量的影響。
白春禮說，“墨子號(hào)”開啟了全球化量子通訊、空間量子化學(xué)學(xué)和量子引力實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的房門，為中國在國際上占據(jù)了量子科技創(chuàng)新制高點(diǎn)，成為了國際同行的典范，實(shí)現(xiàn)了“領(lǐng)跑者”的轉(zhuǎn)變。
他說，目前法國早已與中科院科研團(tuán)隊(duì)展開合作，美國、意大利等國家的科研團(tuán)隊(duì)也申請(qǐng)加入，領(lǐng)跑的量子衛(wèi)星所形成的聚合效應(yīng)早已顯露。
2016年11月28日，在湖南興隆觀測站，“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星過境，科研人員在做實(shí)驗(yàn)（合成相片）。新華社記者金立旺攝
據(jù)介紹，在完成既定科學(xué)任務(wù)后，“墨子號(hào)”也制訂了后續(xù)拓展實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，包括基于糾纏的量子秘鑰、全天時(shí)量子通訊等。預(yù)計(jì)在衛(wèi)星設(shè)計(jì)壽命期內(nèi)，還將有更多的科學(xué)成果相繼發(fā)布。
白春禮說：“創(chuàng)新永無止境，也容不得半點(diǎn)松懈，不進(jìn)則退，慢進(jìn)也是退。目前，我們在量子通訊研究領(lǐng)域保持著領(lǐng)跑優(yōu)勢，但競爭日趨激烈。日本早已發(fā)布了新的量子科研計(jì)劃，歐共體、日本也在加緊研究，在新一輪的科研比拼中，我們面臨的形勢之嚴(yán)峻和壓力之大，都將超過往年。希望‘墨子號(hào)’實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)，以及更多的科研工作者，掌握機(jī)遇，以時(shí)不我待的精神，堅(jiān)苦拼搏，攀登高峰，服務(wù)國家，惠及人民。”
2016年12月22日，在昆明拉薩觀測站，潘建偉（后排右二）、王建宇（后排左一）、彭承志（前排右一）等科研人員在做實(shí)驗(yàn)。新華社記者金立旺攝
他說，不僅“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星外，中科院在“十二五”啟動(dòng)施行的空間科學(xué)戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項(xiàng)中其他三顆衛(wèi)星均已成功發(fā)射，“悟空號(hào)”暗物質(zhì)粒子偵測衛(wèi)星、實(shí)踐十號(hào)返回式科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星、“慧眼號(hào)”硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星均獲得了大量科學(xué)數(shù)據(jù)，相關(guān)科學(xué)成果將相繼發(fā)布。
白春禮透漏，中科院在空間科學(xué)先導(dǎo)專項(xiàng)中對(duì)“十三五”、“十四五”期間的科學(xué)衛(wèi)星進(jìn)行了安排和布署，這種計(jì)劃聚焦當(dāng)前國際重大基礎(chǔ)科學(xué)前沿，包括宇宙的起源、黑洞、引力波、系外行星偵測、太陽系資源鉆探、太陽爆發(fā)機(jī)理、地球空間爆及其粒子逃逸、水循環(huán)和全球變化的關(guān)系等，其中中科院與意大利航天局聯(lián)合支持的太陽風(fēng)-磁層互相作用全景成像衛(wèi)星（SMILE）早已立項(xiàng)施行，愛因斯坦探針衛(wèi)星（EP）、先進(jìn)天基太陽天文臺(tái)衛(wèi)星（ASO-S）早已啟動(dòng)立項(xiàng)綜合論證。
他說，中科院通過這種項(xiàng)目的施行，力爭使中國在基礎(chǔ)科學(xué)研究領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更多的重大突破，同時(shí)推動(dòng)航天技術(shù)的發(fā)展，為將中國盡快建成世界科技強(qiáng)國作出重要的和不可取代的貢獻(xiàn)。
附：《自然》物理科學(xué)主編評(píng)論的全文
HiI'mKarl.I'mthechiefat.I'djustliketoshareouronthepairofthatwearejustaboutto.
你們好，我叫卡爾·齊姆勒斯（Karl），我是《自然》的數(shù)學(xué)科學(xué)主編。我希望以此機(jī)會(huì)抒發(fā)我們對(duì)于本周出版的兩篇《自然》論文的興奮之情。
WiththeofthesetwonewPanandhishavetheirofatrioofwhichwillbetoanyspace-based.
這兩篇論文的發(fā)表意味著潘建偉院士和他的研究團(tuán)隊(duì)順利完成了三項(xiàng)量子實(shí)驗(yàn)的展示，這種實(shí)驗(yàn)將會(huì)是全球任何基于空間的量子網(wǎng)路的核心組成部份。
It'sverystuffandjustafewweeksagothegrouptheiruseofthe""topairsofonearth.
這是非常令人興奮的消息。就在幾周前，該團(tuán)隊(duì)宣布她們使用量子實(shí)驗(yàn)通訊衛(wèi)星“墨子號(hào)”在月球上相隔甚遠(yuǎn)的兩地之間分發(fā)了一對(duì)處于糾纏態(tài)的光子。
Thismaysoundquite,butit'sthetothethese,faraparttheyarethatgivestheir.
這聽上去很高深，而且，正是這些無論距離多遠(yuǎn)，都能在互相糾纏的光子之間保持量子熱學(xué)的微妙聯(lián)系的能力賦于了量子通訊網(wǎng)路特殊的屬性。
Twoofthesearenowintheworkinthispairof.
其中兩條屬性在這兩篇最新《自然》論文中完美地呈現(xiàn)了。
Inthefirstpapertheusethetotheall-keyforultra-
在第一篇論文中研究團(tuán)隊(duì)用互相糾纏的光子安全地傳送了至關(guān)重要的量子秘鑰，量子秘鑰是保障通信極高保密性的關(guān)鍵。
It'storeadthesethekeyandwhatthelawsofistheyanextralevelofbyyouifelseisthekey.
在沒有秘鑰的情況下是難以讀到這種通信的，假如有別人監(jiān)聽了你的秘鑰，量子熱學(xué)的原理保證了你一定會(huì)曉得，進(jìn)而你通信的安全性又上了一層樓。
Inthethehowthesecanbetooneofthemostandyetofandthat's.
在第二個(gè)實(shí)驗(yàn)中研究團(tuán)隊(duì)展示了怎樣用處于糾纏態(tài)的光子來實(shí)現(xiàn)量子力學(xué)中最知名卻神秘詭譎的方面——量子隱型傳態(tài)。
Andinthiswaythey'reabletothefromone,inthiscaseit'sstate,onearthorinspacespacetoonearthorinspacetheneedforthetomove.
研究團(tuán)隊(duì)通過量子隱型傳態(tài)，遠(yuǎn)距離地將從一個(gè)坐落月球或太空的物體的量子態(tài)信息傳送給另一個(gè)在月球或太空的物體，而物體本身卻不須要聯(lián)通。
Imeanyoucouldsaythatthesky'sthelimitforbutthatisabit
曾經(jīng)人們會(huì)說量子技術(shù)的極限在天邊，但這說法當(dāng)然有些保守了。
They'vegonetheskywiththese.Andit'satoChina'sandinthethatthisgrouphasbeenabletopushintosuchan.
近來發(fā)表的這種實(shí)驗(yàn)中量子技術(shù)早已突破了天空的限制，同時(shí)也是中國在數(shù)學(xué)科學(xué)方面的投資及努力的證明，正由于有了這種投資與努力，該研究團(tuán)隊(duì)才才能將應(yīng)用型量子通訊技術(shù)方面的研究提高到這么的天文高度。
SoIhopeyou'llenjoytheworkandthankyouforyour。
所以我希望大家會(huì)喜歡她們的論文，感謝。（視頻由《自然》雜志提供）
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