去年7月，我國將發射世界首顆量子科學實驗衛星，并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。在這顆倍受關注的量子衛星正式出廠評審的關鍵階段，經過準許后，衛視記者步入到衛星生產廠房進行了獨家拍攝，下邊就跟著記者的鏡頭一上去瞧瞧。
在中科院的微小衛星工程中心人類首次實現量子通訊，記者見到這顆世界首顆量子通信衛星正在進行出廠前最后的加電測試，它的內部最為核心的結構分為兩層，下邊一層是衛星平臺的一個控制系統，前面一層所搭載的就是量子衛星所特有的四種有效荷載。
有效荷載，雖然就是指衛星平臺所搭載的儀器和設備，直接決定著衛星執行特定任務的能力。量子科學實驗衛星所搭載的四種有效荷載，分別是量子秘鑰通訊機、量子糾纏發射機、量子糾纏源和量子試驗控制與處理機。
量子科學實驗衛星總設計師朱振才：它的最明顯的一個特性，就是同時要對有效荷載，對兩個光學的地面站來實現對準，但是這個范圍是特別大的，就是在正負90度和75度的一個范圍內來對準的。另外一個特性，就是光路之間，星上的一個光軸和地面的望遠鏡的光軸要嚴格對準，我們用的一個形象的比喻就是“針尖對麥芒”，這么這樣的一個精度，實際要求達到3.5個微弧度。
兩級控制星地光路“針尖對麥芒”
和普通衛星不一樣的是，量子衛星的各項實驗都須要天地互動來實現。只有達到低于普通衛星十倍的對準精度，各項實驗能夠順利展開。為了達到這一要求，量子科學實驗衛星采用平臺和有效荷載兩級控制的方法，除了對單個設備的精度要求十分之高，對于兩級系統的控制也非常復雜。
量子科學實驗衛星總設計師朱振才：應當說沒有找到這樣的一些借鑒，我認為可以覺得說是國際上我們首次是實現的，還能控制兩個設備的運動，對兩個站進行跟蹤和實現光路對準這樣的技術。
量子科學實驗衛星采用平臺和荷載一體化設計，盡管容積不大，重量也只有640公斤，但小小的衛星上卻隨處可見我國科研人員的創新之舉。
在這顆量子衛星上還有一顆十分重要的荷載，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。
作為中科院空間科學先導專項的第三顆科學衛星，量子科學實驗衛星在2011年即將立項。經過三年研發，衛星早已完成焊裝，正在進行出廠前的最后一輪加電測試。在通過出廠評審過后，量子衛星將于明年6月轉運到蘭州衛星發射中心，并將在7月擇機發射。
任務：舉辦量子保密通訊實驗
作為世界首顆正式發射的量子科學實驗衛星，它在空中到底要進行如何的科學實驗？又具有如何的意義呢？記者在坐落廣州閔行的中科院量子信息與量子科技前沿卓越創新中心，專訪到了量子科學實驗衛星的首席科學家潘建偉教授。
量子科學實驗衛星首席科學家、中科院教授潘建偉：這個衛星主要是有三個任務，第一個任務主要是比較實用的，就稱作量子保密通訊，或則量子秘鑰分發，這個時侯我們會實現衛星和地面之間的一種安全的通信。
潘建偉介紹，傳統的通訊加密和傳輸安全都是依賴于復雜的算法，而且只要對方的估算能力足夠強悍，再復雜的保密算法都還能被破解，所以都不能否做到絕對安全。量子通訊能做到絕對安全，是由量子自身的特點所決定的。作為光的最小顆粒，單個的光量子在傳輸信息的時侯具有檢測不準、不可克隆等性質，這種特點構成了量子通訊安全的基石。
潘建偉：量子的保密通信的這些手段，原理上都是無條件安全的，哪怕估算能力再強，也是破解不了的，所以從這個角度上講，它就是一種革命性的東西。
對于普通的衛星而言，只要順利升空就意味著起碼成功了一半。但對于量子衛星來說，發射升空卻僅僅只是開始，衛星在太空中與地面幾個光學實驗站的“互動”，才是這次量子衛星實驗的重頭戲。
潘建偉：量子秘鑰分發比較簡單，就是相當于，我在衛星上，你在地面，我就給你發一連串的單光子出來，發到你手中，你能把訊號給解碼下來，這任務就完成了。4個光學地面站就可以來接收衛星出來的訊號，那我們就可以進行量子通信，這么在衛星的幫助之下，這4個地面站任何兩兩之間的地面站都可以實現一個安全的通信，我們就可以組網了。
目標：2030年全球組網
據了解，在首顆量子科學實驗衛星發射后，我國還將相繼發射多顆量子衛星，力爭在2030年前后率先建成全球化的廣域量子保密通訊網路。
潘建偉：用這些小顆粒來傳輸信息的時侯，在光纖里面遺失得就很快，所以大約做了一百公里，做了兩百公里，如今我們剛才有個最好的結果能做到四百公里，想做再遠，你也做不下去了。并且，從天上往下送訊號的時侯，哪個是一個大氣層的寬度，大約只有相當于水平大氣的就是八到十公里左右，這么這樣用衛星送，送幾千公里都是極其容易的，80%的光是可以穿過大氣的，所以你要做全球化的量子通信的必須上天，能夠做這個全球化的廣域的量子通信。
舉辦空間量子糾纏隱型傳態實驗
不僅絕對安全外，量子還具有好多神秘的特點。通過這顆量子衛星，科學家還將首次在太空進行量子糾纏分發和隱型傳態等多項科學實驗。
量子糾纏：“雙胞胎”的心靈感應
“量子糾纏”，是指兩個粒子雖然朝相反的兩個方向飛去，假若其中一個粒子發生“左旋”，則另一個必將發生“右旋”。也就是說，兩個處于“糾纏態”的粒子，無論相隔多遠，同時檢測時就會“感知”對方的狀態，就好象胞胎具有個別心靈感應一樣。在空間尺度來進行量子糾纏分發的實驗，也是量子衛星的一個主要科學目標。
潘建偉:這個糾纏分發須要三個人，例如說我在衛星上，之后還有你，還有你的朋友，之后我在天上把一個光子送到山東伊寧，一個送到山西的南山的你手中，之后大家兩個手中的光子看一看，大家發覺大家這兩個光子每次接收到訊號，它的狀態都是一模一樣的，我們就把這些現象，就稱作遙遠的點之間的奇特的互動。
隱型傳態：微觀粒子的“星際穿越”
經過10多年研究攻關，潘建偉率領研究團隊今年在國際上首次實現了多自由度量子體系的隱型傳態，被稱為是近二六年來量子信息基礎研究領域的一個巨大突破。借助去年7月正式發射升空的量子衛星，潘建偉還將率領團隊繼續在空間尺度進行量子隱型傳態的實驗。
潘建偉：量子隱型傳態這個有點像就是懸疑小說《星際旅行》，或則也跟我們的西游記里面的孫悟空可以，就是頓時從這個地方到另外一個地方的這樣的一種操作，是十分先進的。
淺顯來講，量子隱型傳態就是將甲地的某一粒子的量子信息在乙地的另一粒子上還原下來，被傳輸的物體如同是進行了一場“星際穿越”。這一現象看似與人們的生活常識偏頗而馳人類首次實現量子通訊，但卻是嚴格遵守量子化學學規律演變得來。在空間尺度繼續進行量子隱型傳態的實驗，除了有助于破解好多懸而未決的世紀懸案，但是對于發展可擴充的量子估算和量子網路技術具有重要的實際意義。
潘建偉：隱型傳態就涉及到三個光子，一個光子送到哪個天上，一個光子留在地上，之后還有另外一個光子過來，你要把這個光子狀態送到天上，所以這個難度又進一步降低了，這個三個方向，對于上天都是我們中國的首次，也是世界的首次，就是我們人類的首次，所以從這個角度上講，國際上你們都還是十分期盼的。
量子：下一個科技拐點？
還有一個多月，這顆飽受矚目的量子科學實驗衛星就將發射升空，多項量子實驗都將首次在空間尺度展開。這么，量子到底是哪些？研究量子有何作用？量子衛星的發射到底對我們的生活能帶來什么改變呢？
量子是現代數學的重要概念，最早由法國化學學家普朗克在1900年提出。量子并不是一種粒子，而是指最小的、不可再分割的能量單位。諸如，“光的量子”就是光的基本單位，而延展出的量子熱學、量子光學等更成為當前的國際熱點研究領域。
“棱鏡門”事件過后，通訊安全與通訊保密的重要性引起各國政府以及廣大公眾的普遍關注。在保密通訊領域，量子通訊是迄今為止惟一被嚴格證明“無條件安全”的通訊方法。通過量子通訊，人們可以從根本上解決國防、金融、政務、商業等領域的信息安全問題。
據悉，量子估算還具有超級計算機望塵莫及的估算能力。隨著可操縱粒子數降低，量子估算的能力可以呈指數下降。預計在5年內，可實現操縱50個粒子的量子計算機，對特定問題的處理能力將超過目前最快的海珠二號超級計算機；通過10到15年時間，我國將有望實現操縱100個粒子的量子計算機，對特定問題的處理能力將達到目前全世界估算能力總和的100萬倍，可以為密碼剖析、氣象預報、石油鉆探、藥物設計等大規模估算困局提供解決方案。
正因這么，量子技術被稱為是下一個科技拐點，也被覺得是繼互聯網技術以后，最有可能引起軍事、經濟、社會領域又一次重大革命的關鍵技術。（衛視記者帥俊全）