全球首顆量子衛星被命名為「墨子號」 明日凌晨發射

我國將於明日凌晨發射的全球首顆量子科學實驗衛星被命名為「墨子號」。該衛星將擇機在酒泉衛星發射中心發射升空。目前，這顆衛星發射前準備工作已經基本完成。

據中科院獲悉，我國即將發射的全球首顆量子科學實驗衛星被命名為「墨子號」。

據悉，世界首顆量子科學實驗衛星將於近期擇機在酒泉衛星發射中心發射升空。目前，這顆衛星發射前準備工作已經基本完成。量子科學實驗衛星系統總師朱振才表示，衛星各項指標都達到了設計要求，工作狀態正常，產品狀態非常好。

「墨子」之名來源

「關於這顆衛星的命名，我們考慮了好久。」量子科學實驗衛星首席科學家潘建偉院士說，最終命名為墨子，緣起於已故著名教育家、中國科學技術大學老教授錢臨照。潘建偉說：「因此，光量子學實驗衛星用這位中國先賢命名，我認為是很妥帖的。」

據了解，錢臨照作為老一輩光學、科技史研究者，早年對墨家經典著作《墨經》有過深入研究，發現其中有不少與現代科學知識相通的記載，比如墨子在《墨經》中提出的「光學八條」。

「墨家邏輯是全球三大古老邏輯體系之一，而邏輯體系是科學的基礎。」潘建偉說，墨子在兩千多年前就發現了光線沿直線傳播，並設計了小孔成像實驗，奠定了光通信、量子通信的基礎。

「就像國外有伽利略衛星、開普勒望遠鏡一樣，以中國古代偉大科學先賢的名字來命名全球首顆量子衛星，將提升我國的文化自信。」他說。

據了解，作為中科院空間科學戰略性先導專項首批科學衛星之一，量子科學實驗衛星將在國際首次開展星地高速量子密鑰分發、空間尺度的量子隱形傳態等多項實驗。目前量子衛星發射前的準備工作已基本完成。

量子通信是什麼？

量子世界中存在一種類似「心電感應」的現象，即量子糾纏。就好比有些雙胞胎，雖然哥哥在北京，弟弟在上海，當哥哥特別高興時，弟弟也會特別高興；而哥哥特別痛苦的時候，弟弟也會特別痛苦。

量子糾纏是指在微觀世界裡，有共同來源的兩個微觀粒子之間存在著糾纏關係，不管它們相距多遠，只要一個粒子狀態發生變化，另一個粒子狀態也會發生相應變化，即兩個或兩個以上的穩定粒子間會有強的量子關聯，但為什麼會這樣？科學家們直到今天還沒搞清楚。

實驗已證明，具有糾纏態的兩個光量子無論相距多遠，只要一個發生變化，另外一個也會瞬間發生變化。量子保密通信就是利用這個特性實現的，即基於量子糾纏態的理論，通過量子密鑰傳輸和量子隱形傳態的方式實現信息傳遞。

其過程如下：事先構建一對具有糾纏態的光量子，將這對光量子分別放在通信雙方，把具有未知量子態的光量子與發送方的光量子進行聯合測量，則接收方的光量子瞬間變化為某種狀態，這個狀態與發送方的光量子變化後的狀態是對稱的，然後把聯合測量的信息通過經典信道傳送給接收方，接收方根據接收到的信息對變化的光量子進行幺正變換（相當於逆轉變換），就可得到與發送方完全相同的未知量子態。

量子通信的關鍵要素是量子密鑰，用具有量子態的物質作為密碼。在傳遞信息的過程中，量子密鑰一旦被截獲，其自身狀態會立刻發生改變，截獲量子密鑰的人只能得到無效信息，而信息的合法接收者也能立刻察覺，直到一把新的密鑰安全無誤地被接收。

量子衛星能做什麼？

我國量子科學實驗衛星質量約640千克，由長征-2D運載火箭發射，運行於500千米太陽同步軌道，軌道傾角為97.37°，設計在軌運行壽命2年。科學家已在相距300千米的地面成功進行了量子糾纏實驗，而量子科學實驗衛星將把這個實驗帶到外層空間，連接中國和歐洲之間的量子通信網，旨在建立衛星與地面遠距離量子科學實驗平台，在國際上首次在空間大尺度下實現星地自由空間量子密鑰生成和分發，以及量子隱形傳態實驗等。

該衛星的核心是一個能夠產生成對糾纏態光量子的晶體，無論它們分開多遠，其性質仍然能糾纏在一起。其第一個任務是發送這些成對量子中的一方去往在北京和維也納的地面站，並使用它們來生成密鑰；第二個任務是證明這個糾纏可以存在於相隔上千米的粒子之間，因為量子理論預測糾纏一直存在於任何距離；第三個任務是嘗試地面與衛星之間量子隱形傳態，使用通過傳統方式傳輸來的糾纏光量子對及其所攜帶的信息，在一個新位置重建光子的量子狀態。

愛因斯坦錯沒錯，「墨子」衛星來驗證

大家都知道，愛因斯坦代表的經典物理學派與玻爾等人代表的量子學派之間的論戰已近百年，許多問題還沒有最後答案。而中國即將發射的量子科學實驗衛星，將有可能幫助解決關於量子糾纏的問題。

百餘年來，量子力學的許多理論不斷得到實驗結果支持，催生了原子彈、激光、核磁共振、全球衛星定位系統等重大發明，改變了整個世界，被認為是「第一次量子革命」。而對愛因斯坦提出的質疑開展的持續研究，助推了量子調控技術的發展，催生了以量子通信和量子計算為代表的量子信息技術，被認為是開啟了「第二次量子革命」。

但對於量子糾纏這個具體問題，目前的實驗結果還不能最終定論。中國科學院量子信息與量子科技前沿卓越創新中心的陸朝陽教授告訴新華社記者，雖然已有許多實驗支持量子非定域性正確，但都還存在一些理論上的漏洞，「到目前為止，還沒有實現自由意志的量子非定域檢驗，也就是說，沒有一個實驗是百分之百地完全關閉所有的漏洞」。

中國即將發射全球首顆量子科學實驗衛星，從而提供一個在太空進行實驗的平台，將有望通過超遠距離的量子糾纏實驗，來實現對量子非定域性的檢驗。量子衛星項目的首席科學家是潘建偉院士，陸朝陽是潘建偉團隊的主要成員之一。他說，團隊計劃做相關實驗，「希望通過衛星的幫助更好地回答愛因斯坦的世紀之問」。

萬事俱備 只等發射

從量子科學實驗衛星7月初運抵酒泉衛星發射中心後，相關部門對衛星開展了為期20餘天的技術區測試與檢查工作，包括衛星的光學性能、電性能以及安裝精度的檢查，為衛星供電的太陽能陣帆板也已經安裝完畢。

記者了解到，作為世界首顆量子科學實驗衛星，其科技含量及精密程度都達到了該研究領域前所未有的高度。因此，衛星載荷的安全性極其重要，在衛星發射當天，系統工作人員還將對其進行最後的檢測和狀態設置的確認。

執行量子科學實驗衛星發射任務的零號指揮員馮丑明介紹，除了這次衛星發射任務，下半年發射場還要執行天宮二號、神舟十一號飛行任務，發射任務非常集中，人員和地面設施的壓力都較大。為保證量子科學實驗衛星發射任務順利完成，發射場已經做足了充分準備。

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