国际在线新闻(记者刘清):经过4个月的轨道测试，中国发射的世界上第一颗量子科学实验卫星“墨子号”18日正式交付。
量子科学实验卫星首席科学家潘建伟表示，“墨子号”将开展星－地高速量子密钥分发研究，以实现星地量子保密通信，为中国未来构建覆盖全球的天地一体化量子保密通信网络提供可靠的技术支撑。“墨子号”是由中国完全自主研制的世界上第一颗空间量子科学实验卫星，于2016年8月16日发射升空。1月18日，“墨子号”圆满完成了4个月的在轨测试任务，正式交付使用。
据了解，“墨子号”的主要应用目标是通过卫星和地面站之间的量子密钥分发，实现星地量子保密通信，并通过卫星中转实现可覆盖全球的量子保密通信。量子科学实验卫星首席科学家、中国科学院院士潘建伟介绍说，之所以要做卫星和地面之间的量子通信，是因为虽然现在用光纤上网，但量子通信的信号在光纤里传输一百公里之后，99％的信号都会被损耗，如果想实现一千公里的量子通信，哪怕是把目前全世界所有顶尖技术都用上，每三百年也才能传送一个信号，量子通信就没价值了。但是通过量子卫星，就可以传播几百Ｋ的密钥，这就大大提高量子保密通信的效率。潘建伟表示，“墨子号”可以在千公里外的外太空以10ｋ比特每秒的速率给地面站分发量子密钥，比起地面同距离光纤量子通信，“墨子号”的相关技术水平大大提高了通信效率：“这是一个什么概念，如果我们用光纤从北京到上海，直接千公里这样送的话，每300年只能送一个秘钥。有个技术之后，高速到什么程度，比光纤里面的技术大概可以提高，1000公里可以提高16个数量级，1200公里可以提高20个数量级。在轨测试的初步试验结果，可以满足星地量子秘钥分发和广域量子秘钥网络应用的要求。”
据了解，该项技术突破不仅使得中国具备了对南海诸岛、驻外使领馆、远洋舰艇等光纤无法覆盖的地区直接提供高安全等级量子通信保障的能力，并为中国未来构建覆盖全球的天地一体化量子保密通信网络提供可靠的技术支撑。
发射量子科学实验卫星的另一个前沿研究目标是测试量子纠缠。量子纠缠是量子世界中的一个典型现象，也就是一对处于量子纠缠态的粒子，即使相隔极远，当其中一个状态改变时，另一个状态也会即刻发生相应改变。潘建伟介绍说，通过“墨子号”的星地纠缠分发，能够在相距1200公里以上的两个地面站之间以每秒1对的速度建立起量子纠缠，将使得人类首次具有在空间尺度开展量子科学实验的能力，并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了坚实的技术准备。潘建伟表示，在上述研究的基础上，科研团队将利用“墨子号”开展更加具有开拓性的科学实验：“因为我们从前的秘钥分发都是用卫星来做中继，不管怎么说，卫星还是知道地面的两个地方秘钥是什么，现在我们秘钥的纠缠分发的量非常大之后，我们可以来探索一个更有雄心的目标，就是直接基于纠缠的分发，在地面上生成的秘钥是什么卫星上是不需要知道的，这其实是量子秘钥分发的终极追求目标，因为这就只有两个接受者知道（秘钥），这个我们也很有信心来开展相关的工作。”
据了解，2016年底，“墨子号”和人类首次探测到引力波等重大成果共同入选英国《自然》杂志点评的年度国际重大科学事件。作为唯一诞生于美国本土之外的创新技术，“墨子号”入选《科学美国人》评选的2016年度“改变世界的十大创新技术”。
（原标题：中国发射的世界首颗量子科学实验卫星完成在轨测试 将为中国构建天地一体化量子保密通信网络提供技术支撑 ）
