人們從唐代就希望己方的軍情可以完全保密，直到明日，我們仍然盼望實現絕對的通訊安全。
作為世界頂級的前沿科學技術，量子通訊技術就才能十分完美的實現這一夢想。
那這夢想的實現究竟經歷了如何的過程？
帶著許多好奇，此次我們約請到了中國科大學教授、中國科學技術學院常務副院長潘建偉進行了專題訪問。
中國科大學教授、中國科學技術學院常務副院長潘建偉。
尖端科技背后的故事
量子通訊是基于量子熱學基本原理的前沿技術。
近些年來，以潘建偉團隊為代表的中國科學家在量子通訊領域取得了舉世矚目的重要科研成果，在尖端科技發展的過程中，我國科學家都經歷了什么不為人知的磨難和挫折？尖端科技的背后又隱藏著如何的技術困局？
潘建偉介紹說，在量子通訊技術的研制過程中，單個光量子的制備和偵測是主要的兩個技術困局。
首先，制備單個光量子的技術困局。潘建偉舉了一個十分形象化的事例來解釋這一關鍵技術的難度：一個普通的十五瓦左右的燈泡每秒鐘輻射出的光量子個數可以達到百億億個，想要實現單個光量子的制備就好似在這百億億個光量子發射下來的頓時捕捉到其中的某一個，技術難度可想而知。
另一個困局是單光子的偵測。單個光子早已是光能量的最小單元，能量是十分微弱的，須要發展出十分精密和高效的單光子偵測技術。具備了單個光量子的制備和偵測的能力后，我們就可以拿來實現安全的量子通訊了。
量子信息的應用不僅實現無條件安全的通訊外，還可以帶來估算能力的飛越，這就須要第二種能力，把一個個的單量子糾纏上去。
量子計算機的能力是隨著糾纏粒子數量呈指數下降的，例如有100個粒子的糾纏，每位粒子可以處于“0”和“1”的相干疊加，100個糾纏的粒子就可以同時處于2100個狀態的疊加，這就相當于同時對2100個數進行操縱潘建偉 量子通訊，估算能力就大大提高了。把一個個粒子糾纏上去須要對它們之間的互相作用進行精確的控制，同時還要保證克服環境的干擾。
潘建偉團隊通過一種名為“光晶格”的實驗裝置來成功攻破了這一技術困局，而“光晶格”捕捉單個原子的技術原理就猶如把豬肉挨個裝入蛋槽的過程，每位光晶格中只能容納一個原子，再人為控制那些原子的互相作用，促使它們糾纏上去。
盡管如今的技術水平早已發展到可以操縱數百個原子，并且想要實現數百個原子之間的量子糾纏態還有很長的路要走。潘建偉解釋說，假如才能將幾百個原子糾纏在一起，就可以演示量子計算機的基本功能了。
量子糾纏態。
英國——夢開始的地方
據了解，這次“墨子號”量子通訊衛星包含了國際合作任務，而且選擇了英國作為首個國際合作伙伴。
為什么偏偏選擇英國？這還要從潘建偉的求學經歷說起。
在中國科學技術學院學習期間，潘建偉第一次展現到量子世界的奇妙。但隨著研究的深入，他越發意識到量子理論中的各類奇異現象須要愈發尖端的實驗技術和條件才才能得到驗證，而當時國外在這方面還相對落后。
于是1996年潘建偉來到德國因斯布魯克學院，師從法國化學學家Anton攻讀博士學位。那時Anton院士早已構建了量子實驗室，但是是量子化學學領域的國際權威。
在這兒，潘建偉和朋友們完成了國際上首次實現光子的量子隱型傳態的實驗，這被覺得是量子信息實驗領域的開端。
隨后幾年內，潘建偉和朋友們又先后實現了一系列量子信息領域的先驅性實驗，這種寶貴的經歷為之后潘建偉在量子通訊領域的突破性貢獻奠定了堅實的基礎。
潘建偉對匈牙利的特殊愛情還不止于此。
潘建偉在英國求學期間，仍然得到了法國外交部和學術交流機構的捐助。博士結業后，潘建偉又繼續在維也納學院實驗化學所從事博士后研究，而維也納學院正是薛定諤等量子力學的奠基人工作過的地方，無疑是量子熱學的“圣地”之一。
所以，當昔日的老師主動提出加入到我國的量子衛星計劃中來的懇求后，順理成章地，法國就成了量子科學實驗衛星項目的第一個國際合作伙伴。潘建偉提及，量子科學實驗衛星會向全世界開放，在英國以后，西班牙、意大利、加拿大等國的團隊也主動懇求加入。
“京滬干線”城域網的建設。
找尋量子通訊發展的軌跡
潘建偉當初在接受專訪時提到，作為量子通訊領域的技術強國，中國正從精典信息技術的追隨者，轉弄成未來信息技術的并跑者乃至領跑者。
回顧中國量子通訊領域的發展歷程，成績的取得其實離不開先賢科學家們孜孜不倦的拼搏與奮斗。
潘建偉表示，我國在量子通訊領域的研究起步較早，在上世紀90年代初就有如郭光燦教授、張永德院士等老一輩科學家對該領域發展的密切關注，但是中國科學技術學院早已發表了一些該領域的文章。
潘建偉強調說，中國量子通訊領域之所以還能發展到明天這一步，與當時中科院與時俱進的敏銳眼光密切相關。
例如，在他2001年歸國成立實驗室時，一切都是從零開始。當時向中科院申請了200萬經費，而當時的中科院基礎局卻撥了400萬。在中科院的注重和支持下，實驗室的發展速率十分快，很快就有了一批由中國人完成的量子信息領域的重要成果。在那以后，從2004年起，中科院的支持力度又進一步加強。
同時，國外其他團隊也發展上去了。從2005年的時侯，國家的重大研究計劃也開始注意到了量子調控，當時在中科院化學所的于淥教授、南京學院的閔乃本教授等建議下，量子調控成為國家重大研究計劃的內容，到目前這一計劃早已執行了十余年。
正是因為國家的重點扶植，我國的量子通訊技術才得以快速發展。
近些年來，中科院啟動量子衛星項目，國家發改委啟動“京滬干線”項目，為量子通訊技術實現跨越式的發展注入了長足的動力。
但同時潘建偉也表示潘建偉 量子通訊，歐美等國家也陸續啟動了包括量子通訊在內的量子專項計劃，政府也給與了大力支持，所以我國在未來能夠持續占據量子通訊領域的領跑地位，還須要不斷創新不斷前進。
量子通訊是目前為止惟一被嚴格證明可提供無條件安全的保密通訊手段，隨著我國發射全球第一顆量子實驗衛星以及“京滬干線”的陸續建成，都將奠定中國在量子通訊領域的領跑地位。
目前，在量子通訊領域，無論是科學研究還是實際應用，我國都已處于世界領先水平。
我們也期盼著，量子通訊從理論到實驗再到實踐的完美蝶變。
（本文由科普中國融合創作出品，潘建偉、中國科普博覽制做，中國科大學計算機網路信息中心監制，“科普中國”是中國文聯攜同社會各方借助信息化手段舉辦科學傳播的科學權威品牌。澎湃新聞獲授權后轉發）