我国成功发射世界首颗量子卫星 
 

 

  2016年8月16日1时40分，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空。这将使我国在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信，构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。

  量子卫星首席科学家潘建伟院士介绍，量子通信的安全性基于量子物理基本原理，单光子的不可分割性和量子态的不可复制性保证了信息的不可窃听和不可破解，从原理上确保身份认证、传输加密以及数字签名等的无条件安全，可从根本上、永久性解决信息安全问题。

  量子卫星2011年12月立项，是中科院空间科学先导专项首批科学实验卫星之一。其主要科学目标一是进行星地高速量子密钥分发实验，并在此基础上进行广域量子密钥网络实验，以期在空间量子通信实用化方面取得重大突破；二是在空间尺度进行量子纠缠分发和量子隐形传态实验，在空间尺度验证量子力学理论。

  工程还建设了包括南山、德令哈、兴隆、丽江4个量子通信地面站和阿里量子隐形传态实验站在内的地面科学应用系统，与量子卫星共同构成天地一体化量子科学实验系统。

  潘建伟表示，我国自主研发的量子卫星突破了一系列关键技术，包括高精度跟瞄、星地偏振态保持与基矢校正、星载量子纠缠源等。量子卫星的成功发射和在轨运行，将有助于我国在量子通信技术实用化整体水平上保持和扩大国际领先地位，实现国家信息安全和信息技术水平跨越式提升，有望推动我国科学家在量子科学前沿领域取得重大突破，对于推动我国空间科学卫星系列可持续发展具有重大意义。

  命名 纪念两千多年前科学先贤

  “关于这颗卫星的命名，我们考虑了好久。”量子科学实验卫星首席科学家潘建伟院士说，最终命名为墨子，缘起于已故著名教育家、中国科学技术大学老教授钱临照。

  钱临照作为老一辈光学、科技史研究者，早年对墨家经典著作《墨经》有过深入研究，发现其中有不少与现代科学知识相通的记载，比如墨子在《墨经》中提出的“光学八条”。

  “墨家逻辑是全球三大古老逻辑体系之一，而逻辑体系是科学的基础。”潘建伟说，墨子在两千多年前就发现了光线沿直线传播，并设计了小孔成像实验，奠定了光通信、量子通信的基础。

  “就像国外有伽利略卫星、开普勒望远镜一样，以中国古代伟大科学先贤的名字来命名全球首颗量子卫星，将提升我国的文化自信。”他说。

  反应 多国科学家纷纷“点赞”

  中国16日成功发射全球首颗量子科学实验卫星，国际科学界人士对此纷纷“点赞”。

  美国波士顿大学量子物理学家亚历山大·谢尔吉延科说：“这个事确实很让人激动，因为它是首次开展此类试验，因此对全球都有重要意义。”

  他说，量子通信的竞赛自1995年欧洲科研人员在日内瓦湖底进行量子密钥分发的最初演示时就开始了。在那以后，英国、美国、日本和中国等国家都在探索城市间的量子通信网络，而现在这场竞赛从地面进入了太空，因为卫星能连接相距遥远的不同都市。中国在发射量子卫星方面走在了前面。

  参与中国量子卫星项目的奥地利著名量子科学家安东·蔡林格在接受英国《自然》杂志采访时说，中国卫星会带动全球相关领域的发展，因为如果中国团队取得成功，那么其他团队将更容易获得对量子卫星的资助。

  美国马萨诸塞大学量子专家王晨说，量子通信除了国家有保密用途之外，对普通人来说，也会在保护商业机密以及个人隐私方面很有意义。

  科普 让爱因斯坦纠结的神奇量子

  量子是物理世界里事物的最小份额。在数学上，你尽可以把东西分成一半又一半，没完没了地缩小下去，但物理的东西不能比一个量子更小了，不妨说整个世界都是量子组成的。

  百余年来，量子力学的许多理论不断得到实验结果支持，催生了原子弹、激光、核磁共振、全球卫星定位系统等重大发明，改变了整个世界。但是，量子世界的某些根本问题，仍是科学家共同的困扰。其中最要紧的一个，就是量子纠缠。

  “鬼魅般的超距作用”，这是爱因斯坦在1935年对量子纠缠的评论。量子力学认为，两个处于量子纠缠态的粒子无论相隔多远，改变其中一个粒子的状态，另一个粒子的状态就会马上随之改变。这种状态之间的关联不需经典物理学中的力场或电场，其关联速度也可认为超过光速，这被称为“量子非定域性”。爱因斯坦对此表示怀疑，觉得这要能成立简直是“见鬼了”。

  以爱因斯坦为代表的物理学家认为，纠缠的粒子之间存在着某种人类还没观察到的相互作用或信息传递，也就是“隐变量”。几十年来，科学家做了许多实验，结果都是没有隐变量的存在，但迄今还没有一个实验可靠到能盖棺定论。扩大实验距离，正是消除漏洞的手段之一，中国发射量子科学实验卫星，可以把实验距离扩大到前所未有的程度，有希望得出更加可信的结果。

  量子科学实验卫星的另一个任务是进行量子通信实验，这是量子纠缠应用领域中比较接近现实的一个。

  传统的信息加密好比上了锁的箱子，用特定的钥匙才能打开，钥匙理论上是可以拦截到的。而量子纠缠则提供“不可拦截”的钥匙。量子卫星制造两个纠缠的光子，分别发给通信的双方。双方对各自接收到的光子进行随机检测，用明文通信对比检测结果，看看两个光子是不是纠缠的。如果有人中途拦截光子，其观察行为会破坏纠缠状态，让钥匙作废。

  本组稿件据新华社电

　
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