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几天前，中国科学院在北京召开新闻发布会，宣布墨子量子科学实验卫星提前成功实现了三大科学目标，为中国继续引领世界量子通信技术的发展和未来空间尺度量子物理基础问题研究的前沿研究奠定了坚实的科技基础。

2016年8月16日，中国成功发射了第一颗量子科学实验卫星“墨子”。

抓住量子科技创新的制高点实现“领导者”的转变

由中国科技大学潘剑伟教授及其同事彭承志组成的研究小组，在中国科学院空间科学战略试点科学项目的支持下，与中国科学院上海技术与物理研究所王建宇研究组、微型卫星创新研究所、光电技术研究所和国家天文台合作， 世界上首次成功实现了卫星到地面的量子密钥分发和地面到卫星的量子隐形传态。 这两项研究结果于8月10日同时在线发表在国际权威学术期刊《自然》上。这是继此前发表在《科学》杂志上的研究成果之后，中国科学家利用墨子量子卫星在空间量子物理研究中实现的又两项重大突破，这是世界上第一次实现数千公里恒星的双向量子纠缠分布和量子力学非局域性测试。

中国科学院院长、党委书记白春礼说，墨子开启了全球量子通信、空间量子物理和量子重力实验考试的大门。它占据了中国在世界量子科技创新的制高点，成为国际同行的标杆，实现了“领导者”的转变。

量子安全通信是唯一已知的不能被窃听或破译的安全通信方法。

通信安全是国家信息安全和人类经济社会生活的基本要求。几千年来，人们对通信安全的追求从未停止过。然而，基于计算复杂性的传统加密技术原则上有被解码的可能性。随着数学和计算能力的不断提高，经典密码被破解的可能性日益增加。

一般认为，量子通信的主要研究内容包括量子密钥分配(量子保密通信)和量子隐形传态。

量子密钥分发使用量子状态传输在远程用户之间无条件地共享安全密钥。使用密钥来加密信息，一次只能加密一个，这是人类已知的唯一无条件安全的通信方法，不会被窃听或破译。

“一般来说，量子密钥分发就像一个人想把秘密传给另一个人，需要把秘密盒和密钥传给接收者。只有用这把钥匙打开盒子，接收者才能获得秘密。没有这把钥匙，其他人不能打开盒子，一旦这把钥匙被其他人移动，发送者将立即发现原来的钥匙是无效的，并给出一把新钥匙，直到接收者自己得到它。”潘剑伟说道。

外层空间光信号的损失很小，卫星可以大大扩展量子通信距离。

量子通信通常使用单光子作为物理载体，最直接的方式是通过光纤或近地自由空间信道传输。如何实现安全、远程、实用的量子通信是该领域最大的挑战，也是国际学术界几十年来的共同目标。

中国科学院上海技术与物理研究所研究员、量子科学实验卫星项目执行副总工程师、卫星系统总指挥王建宇说:“利用外层空间近乎真空、光信号损耗极小的特点，借助卫星可以大大扩展量子通信距离。与此同时，由于卫星具有方便覆盖整个地球的独特优势，它们是在全球范围内实现超远距离实用量子加密和量子隐形传态的最有希望的方式。”

自本世纪初以来，这一方向成为国际学术界激烈竞争的焦点。潘剑伟团队为实现星地量子通信进行了一系列开创性的实验研究。

为构建全球量子安全通信网络奠定可靠的技术基础

完成星地高速量子密钥分配实验是墨子量子卫星的科学目标之一。

潘建伟说，这一重要成果为全球量子保密通信网络的建设奠定了可靠的技术基础。基于星地量子密钥分发，卫星可以作为可信中继，实现地球上任意两点的密钥共享，并将量子密钥分发范围扩展到全球。此外，量子通信地面站与城际光纤量子保密通信网(如合肥量子通信网、济南量子通信网、京沪干线)的互联可以构建一个全球范围的综合保密通信网。

地球之星量子隐形传态实验是墨子量子卫星的另一个科学目标。彭承志说，这一重要成果为今后研究空间尺度量子通信网络、空间量子物理和量子重力实验测试奠定了可靠的技术基础。

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