回眸 | 7年前的今天，世界首颗量子卫星“墨子号”成功发射

今天，“墨子号”升空七周年。2016年8月16日，世界上首颗量子科学实验卫星“墨子号”顺利升空。“墨子号”的诞生，标志着我国在量子通信领域的巨大进步，同时，也让我国立足于世界量子通信领域高峰。

量子通信是什么？首颗量子卫星为什么叫“墨子号”？“墨子号”又取得了哪些成果？别急，我们一起打开这扇神秘的大门↓↓↓

我国量子科学实验卫星首席科学家、中国科学院院士潘建伟说：“卫星之名取自于我国科学家先贤，体现了我们的文化自信。”

在潘建伟看来，哲学家、墨家学派创始人墨子也是一位鲜为人知的伟大科学家，《墨经》里记载了世界上第一个“小孔成像”实验，该实验解释了小孔成倒像的原因，而这正是现代照相技术原理的起源。

潘建伟说，这个实验指出了光是沿着直线传播的，也是第一次对光直线传播进行科学解释——这在光学中是非常重要的一条原理，为量子通信的发展打下了一定的基础。

取“墨子号”来命名量子卫星，和卫星本身的意义相符，也体现了我们的文化自信。

根据潘建伟所说，量子通信是目前人类唯一已知的无条件安全的通信方式，根据量子理论能解决通信安全的问题。我国发射的全球第一颗量子科学实验卫星，意味着将在世界上率先实践量子通信。

“墨子号”作为我国自主研制的全球首颗量子科学实验卫星，从最初酝酿和前期技术贮备到如今成功发射，前后历时十多年。下面，让我们一起了解一下它的“星路历程”。

2003年，潘建伟提出量子科学实验卫星计划。

2011年1月，中科院空间科学先导专项启动，量子卫星纳入其中。

2011年12月，量子科学实验卫星工程启动。

2012年，成功实现世界上最远距离的量子态隐形传输一一青海湖两岸长达97千米的自由空间量子信道。

2013年，成功完成国际上首次星地量子密钥分发地基验证试验，克服卫星与地球之间的相对运动偏差及大气层传输耗损，证实了量子态隐形传输穿越大气层的可行，为基于卫星中继的全球化量子通信网奠定基础。

2014年12月，转入正样研制阶段，卫星开始成熟。

2016年8月16日，“墨子号”于酒泉卫星发射中心搭载长征二号丁运载火箭发射升空。

2017年6月16日，“墨子号”首先成功实现两个量子纠缠光子被分发到相距超过1200千米的距离后，仍可继续保持其量子纠缠的状态。

2018年1月，“墨子号”在中国和奥地利之间首次实现距离达7600千米的洲际量子密钥分发，具备实现洲际量子保密通信的能力。

2022年5月，中国墨子号卫星实现1200千米地表量子态传输新纪录。

通信保密是世界各国都力争实现的关键技术，信息的大量传播背后也充斥着信息泄露的风险，而量子通信的安全性则为信息安全提供了有力保障，在国家安全、金融等方面有着重要的应用价值，经过不断发展，未来优质、高效、安全的量子通信也势必走进人们的日常生活。

由于量子不可克隆原理，量子通信的信号不能像经典通信那样被放大，又由于光纤信道的固有衰减，量子通信的距离受到很大限制。而墨子号的地星量子稳型传态实验可将通信距离从500公里延长到1400公里。墨子号还会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，在1200公里通信距离上，星地量子银的传输效率比同等距离地面光纤信道高20个数量级（万亿亿倍）。同时，量子卫星在空间尺度进行量子纠缠分发和量子隐形传态实验，为未来在外太空开展广义相对论、量子引力等物理学基本原理的检验做好技术准备，成为中国在基础物理学领域对世界的又一重要贡献。目前三大预定计划均已完成，正在向应用领域继续展开实验。

未来，中国还将计划发射“墨子二号”“墨子三号”。由于单颗低轨卫星无法覆盖全球，同时由于强烈的太阳光背景，截至2022年的星地量子通信只能在夜间进行。要实现高效的全球化量子通信，还需要形成一个卫星网络。按照规划，一个由几十颗量子卫星组成的“璀璨星群”，将与地面量子通信干线“携手”，支撑起“天地一体”的量子通信网。到2030年左右，中国力争率先建成全球化的广域量子保密通信网络。在此基础上，构建信息充分安全的“量子互联网”，形成完整的量子通信产业链和下一代国家主权信息安全生态系统。

来源：新华网、“航天科普大会”公众号、科普中国