“墨子號”量子衛星震懾全球

中國“墨子號”量子科學實驗衛星在國際上首次成功實現從衛星到地面的高速量子密鑰分發，為建立最安全保密的全球量子通信網絡奠定可靠基礎。

“墨子號”的這一成果發表在10日出版的國際權威學術刊物《自然》雜誌上。 《自然》雜誌的審稿人稱讚星地量子密鑰分發成果是“令人欽佩的成就”和“本領域的一個里程碑”。

量子衛星首席科學家、中國科學院院士潘建偉說，“墨子號”量子密鑰分發實驗採用衛星發射量子信號，河北興隆與新疆南山地面站分別接收的方式，在北京和烏魯木齊之間建立了量子密鑰。

據介紹，“墨子號”過境時與地面光學站建立光鏈路，通信距離從645公里到1200公里。在1200公里通信距離上，星地量子密鑰的傳輸效率比同等距離地面光纖通道高20個數量級（萬億億倍）。衛星上量子誘騙態光源平均每秒發送4000萬個信號光子，一次過軌對接實驗約10分鐘可生成300kbit的安全密鑰，平均成碼率可達每秒1.1kbit。

“這樣的密鑰發送效率可以滿足絕對安全的打電話或銀行傳輸大量數據的需求。”潘建偉說。

他說，這一重要成果為構建覆蓋全球的量子保密通信網絡奠定了可靠的技術基礎。以星地量子密鑰分發為基礎，將衛星作為可信中繼，可以實現地球上任意兩點的密鑰共用，將量子密鑰分發範圍擴展到覆蓋全球。此外，將量子通信地面站與城際光纖量子保密通信網（如合肥量子通信網、濟南量子通信網、京滬幹線）互聯，可以構建覆蓋全球的天地一體化保密通信網絡。 ......

...... 量子通信因其傳輸高效和絕對安全等特點，被認為是下一代通信和計算機技術的支撐性研究，也已成為全球物理學研究的前沿與焦點領域。

發射量子通訊衛星早就被中國科學界列為一項核心任務。早在2011年9月，中國科學院院長、黨組書記白春禮在談到中國能否抓住第六次科技機遇時透露，中科院計畫在未來十年發射五顆科學衛星，其中，量子通訊衛星的衛星發射將列為重中之重。

由於量子信號的攜帶者光子在外層空間傳播時幾乎沒有損耗，如果能夠在技術上實現糾纏光子再穿透整個大氣層後仍然存活並保持其糾纏特性，人們就可以在衛星的幫助下實現全球化的量子通信。這樣一來，這種世界上最為保密的通信手段將會覆蓋世界任何角落。

在西方眼中，中國未來將要發射的首顆量子通訊衛星將是一顆戰略性和科學試驗性的衛星。關於這顆衛星，中國科技大學早在三四年前就提出申請，國家2011年批准可發射，目前計畫在2015年發射。據中國科技大學內部人員透露，首顆量子通訊衛星屬於一顆小衛星，一般的衛星都是幾噸重，它只有幾百公斤。另外，這枚量子通訊衛星的執行目標很單一，就是用來試驗量子通信的相關內容。據瞭解，將會有專門的機構製造出量子通訊衛星，中科大只是在它上天後利用其做實驗。

此外，首顆量子通訊衛星的設計壽命也很短，只有兩三年，完成預定的實驗後可能就要墜毀。看來，這顆衛星只是“探路者”，今後更多的量子通訊衛星“上天”後，就可以打造一個全球性的量子通信網絡。

除了中國之外，世界其他國家也在全力研究量子技術。2002年，美國制定的“十年發展規劃”中明確提出，“到2012年發展一套可行的帶有足夠複雜度的量子計算技術”，美國全國科學基金會投資5000萬美元對量子通信進行研究。目前，美國白宮和五角大樓安裝了量子通信系統，並已投入使用。

日本郵政省把量子通信列入21世紀的戰略專案，並於2000年將量子通信技術作為一項國家級高技術列入開發計畫，10年內投資400多億日元，主要研究光量子密碼及光量子資訊傳輸技術。

歐洲則成立了包括英國、法國、德國、義大利、奧地利和西班牙等國在內的量子資訊物理學研究網，這是繼歐洲核子中心和航太技術國際合作之後，又一針對科技重大問題的大規模國際合作。

根據新華網、網易科技等綜合采編

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