「墨子」號：讓量子科學「照進」生活

無處不在的衛星通信、衛星導航定位、衛星遙感以及依靠衛星對地球觀測的天氣預報和災害預報，成為保障國家安全以及日常生活中必不可少的要素；而源於空間科技需求發展起來的新技術，在為空間探索服務的同時，更是極大地改變著人們的生活。

而這其中最具代表性和說服力的，當屬量子科學實驗衛星及其帶來的可能顛覆人類現有通信、計算、測量方式的量子技術。

守護國家安全

伴隨著互聯網的飛速發展，信息安全早已成為人們關心的網路問題首選。而2013年爆發的「稜鏡門」事件，更使這一問題發酵成為更高層次的國家安全隱患。

當信息安全已然上升到國家戰略的高度，保障通信安全與通信保密也隨之成為政府高度關注的焦點，發展「自主可控」的信息技術和產品成為當務之急。

那麼，究竟有沒有一種通信技術和手段是絕對可以信賴的呢？答案是肯定的。

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。不管它們距離多遠，只要一個粒子狀態發生變化，就能立即使另一個粒子狀態發生相應變化。利用量子糾纏效應進行信息傳遞的一種新型的通信方式，就是量子通信。

基於量子理論，科學家提出量子密鑰的概念。量子密鑰是將數字密鑰儲存在特殊的量子信息中，並在量子通信線路中傳輸。

由於「絕無僅有」的安全性，量子通信在國家安全、金融等領域有著重大的應用價值和前景。

從長遠來看，量子通信還能實質性地提升國家的信息技術水平和信息產業的核心競爭力，實現國家信息系統建設的跨越式發展，對綜合國力的提升、經濟和社會的進步產生深遠的影響。因此，量子通信也被認為是最有可能引發軍事、經濟、社會領域又一次重大革命的關鍵技術。

技術改變生活

當前，城域光纖量子通信網路技術早已成熟，這為通過大力發展我國自有的量子通信技術以掌握未來信息產業主動權提供了難得的機遇。其中，在一個中等城市範圍內利用光纖傳輸光子編碼載體是目前實現量子通信的最佳方案。

2012年，合肥城域量子通信試驗示範網全網落成。這一項目成功搭建了46個節點的城域量子通信網路，覆蓋合肥市主城區，用戶涵蓋政府部門、金融機構等，能提供量子安全下的實時語音通信、文本通信及文件傳輸等功能。4年來，示範網運行良好，通信正確率達99.6%，超過目前的移動通信水平。

在合肥城域量子通信試驗示範網成功建成後，2013年，濟南量子通信試驗網也開始正式投入使用。這不僅是我國第一個以承載實際應用為目標的大型量子通信網，也是世界上已知的規模最大、功能最全的量子通信試驗網。

除了量子通訊網路的建設，量子通信的應用遠比我們想像的更為廣泛和「接地氣」。

在十八大、「抗戰勝利70周年閱兵」等關鍵節點，我們都可以看到量子通信裝備的「身影」。比如，利用量子通信技術裝備在國慶60周年閱兵期間構建的「量子保密熱線」，就為國慶閱兵過程中重要信息的傳送提供了必要的保障。

量子技術的應用，除了量子通信，不得不提的還有量子計算及其衍生出來的精密測量技術。

根據理論預計，求解一個億億億變數的線性方程組，利用目前世界上最快的「天河二號」超級計算機需要100年。而利用計算頻率還低萬分之一的THz量子計算機，卻只需0.01秒。

點贊「墨子」

中國科學院院士

李家明

量子科學實驗衛星的發射很重要，對建立全球性通信網路，構建「量子互聯網」至關重要。此次衛星的成功發射，肯定會帶動一系列科學技術的發展，尤其是精密科學。

中國科學院院士於淥

量子科學實驗衛星是我國自主研發的世界第一顆星地量子通信設備，也是我國在空間科學方面從跟蹤追趕到並跑，再到領跑的典型代表。

中國科學院院士朱詩堯

這顆由中國完全自主研發的衛星不僅是我國，更是世界上首顆量子科學實驗衛星，其對未來量子通信技術的發展意義重大，是我國在全球量子通信技術發展領域邁出的第一步。

諾獎得主Anthony J. Leggett

在太空上遠距離對量子力學的預測進行檢驗，這將是非常有趣的一項實驗。如果此次量子科學實驗衛星上的實驗能夠獲得成功，那麼它肯定會為最終的「量子互聯網」打下堅實的基礎。

奧地利科學院院長

Anton Zeilinger

我們非常高興地看到量子科學實驗衛星正在順利地將量子通信提高到一個新的水平。我期待此次實驗不僅能夠提供重要的新成果，也將成為邁向全球量子通信體系的重要一步。

波蘭格但斯克大學理論物理和天文物理研究所所長

Marek Zukowski

潘建偉教授的團隊是實驗研究中的全球佼佼者，因此我很高興地看到他們把實驗「搬到太空」。量子科學實驗衛星項目將會成為真正的開拓者。

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