重磅！「墨子號」上天一年，潘建偉團隊又實現兩項里程碑式的重大突破！

人類能造出不可破解的密碼嗎？量子通信給出的答案是——能。

向身處遙遠兩地的用戶分發量子密鑰，利用該密鑰對信息採用一次一密的嚴格加密，這是目前理論上不可竊聽、不可破譯的通信方式。日前，中國科學院在京召開新聞發布會對外宣布，「墨子號」量子科學實驗衛星提前並圓滿實現全部三大既定科學目標，為我國在未來繼續引領世界量子通信技術發展和空間尺度量子物理基本問題檢驗前沿研究奠定了堅實的科學與技術基礎。

據了解，星地傳密、隱形傳態兩項成果於8月10日同時在線發表在國際權威學術期刊《自然》雜誌上。這是繼先前在國際上率先實現千公里級星地雙向量子糾纏分發和量子力學非定域性檢驗的研究成果發表在《科學》雜誌之後，我國科學家利用「墨子號」量子衛星實現的空間量子物理研究另外兩項重大突破。

視頻/量子衛星提前實現三大科學目標

提前完成三大科學目標：千里糾纏、星地傳密、隱形傳態

８月１０日凌晨，中國科技大學潘建偉、彭承志團隊聯合中科院上海技物所等單位宣布，「墨子號」在國際上首次成功實現了從衛星到地面的量子密鑰分發和從地面到衛星的量子隱形傳態。

這是繼今年６月實現千公里級星地雙向量子糾纏分發和量子力學非定域性檢驗後，我國科學家利用「墨子號」實現的又兩項重大突破。

2016年12月22日，在雲南麗江觀測站，潘建偉（前排右二）、王建宇（前排左一）、彭承志（後排右一）等科研人員在做實驗。新華社記者 金立旺 攝

從本世紀初以來，這個方向就成為國際學術界激烈角逐的焦點，但難度也非常大。王建宇曾打過一個比喻：星地之間的量子聯通有多難？就好比在萬米高空往地面的一個存錢罐里扔硬幣，需要準確地將硬幣擲入儲蓄罐的狹小入口。

潘建偉團隊的研究一直走在世界前沿。對於此次公布的成果，《自然》的物理科學主編卡爾·濟耶梅利斯用「非常興奮」來形容：研究團隊用相互糾纏的光子安全傳送了至關重要的量子密鑰，「量子密鑰是保障通信極高保密性的關鍵」。

「這一成果為構建覆蓋全球的量子保密通信網路奠定了可靠的技術基礎。」潘建偉說，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享，將量子密鑰分發範圍擴展到覆蓋全球。

「將衛星、地面站和城際光纖量子通信網互聯，可進一步構建覆蓋全球的天地一體化保密通信網。」潘建偉說。

量子隱形傳態雖然不是傳統意義上的「瞬間傳送」，但為未來開展空間尺度量子通信網路研究以及空間量子物理學和量子引力實驗檢驗等研究奠定了可靠的技術基礎。「這些結果代表了遠距離量子通信持續探索中的重大突破」，《自然》雜誌審稿人評價。

卡爾·濟耶梅利斯說，這兩篇論文的發表意味著潘建偉團隊順利完成了三項量子實驗的展示，這些實驗將會是全球任何基於空間的量子網路的核心組成部分。

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量子糾纏分發示意圖

國際引領地位：量子衛星的聚合效應顯現

隨著「墨子號」的全部既定科學目標提前完成，這個項目畫上了一個圓滿句號，也開啟了全球化量子通信、空間量子物理學和量子引力實驗檢驗的大門。

潘建偉介紹，他的研究團隊正與歐洲量子通信團隊合作進行洲際量子密鑰分發，目前已順利完成和奧地利格拉茨地面站的對接測試，正在開展量子密鑰分發實驗，即將具備洲際量子保密通話的條件。德國、義大利等國的科研團隊也申請加入。

6月16日，中國科大內，潘建偉與「墨子號」量子衛星模型合影。新華社發（張大崗攝）

同時，研究團隊正在致力實現量子通信與經典光通信相融合的安全信息傳輸。換句話說，就是讓量子保密技術與目前使用的傳統通信網路無縫鏈接。

未來的目標還有很多：構建完整的空地一體廣域量子通信網路體系，形成具有國際引領地位的戰略性新興產業和下一代國家信息安全生態系統，探索對廣義相對論、量子引力等物理學基本原理的檢驗……

「墨子號」取得的系列成果，贏得巨大國際聲譽，聚合效應已經顯現。「標誌著我國在量子通信領域的研究，在國際上達到全面領先的優勢地位。」白春禮評價，為我國在國際上搶佔了量子科技創新制高點，成為國際同行的標杆，實現了「領跑者」的轉變。

據了解，「墨子號」量子衛星是中科院空間科學先導專項在「十二五」期間支持的４顆科學衛星之一，另３顆衛星也都已成功發射。「悟空」暗物質粒子探測衛星、實踐十號返回式科學實驗衛星、「慧眼號」硬Ｘ射線調製望遠鏡衛星均獲得了大量科學數據，相關科學成果將陸續發布。

「通過這些項目的實施，力爭使我國在基礎科學研究領域實現更多的重大突破，同時帶動航天技術的發展，為將我國早日建成世界科技強國做出重要的、不可替代的貢獻。」白春禮說。

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