“墨子号”是中(zhōng)科院空間科學先導專項中(zhōng)首批确定立項 研制的4顆科學實驗衛星之一(yī)，它的成功發射和在軌運行，不僅将助力于我(wǒ)(wǒ)國廣域量子通信網絡的構建，服務于國家信息安全，還将開(kāi)展對量子力學基本問題的空間 尺度實驗檢驗，加深人類對量子力學自身的理解。

2016年8月16日1時40分(fēn)，我(wǒ)(wǒ)國在酒泉衛星發射中(zhōng)心用長征二号丁運載火(huǒ)箭成功将世界首顆量子科學實驗衛星發射升空。新華社記者 金立旺攝

量子通信基于量子物(wù)理學的基本原理，克服了經典加密技術内在的安全隐患，是迄今爲止唯一(yī)被嚴格證明是無條件安全的通信方式，可以從根本上解決國防、金融、政務、商(shāng)業等領域的信息安全問題。目前，基于光纖的城域和城際量子通信技術正在走向實用化和産業化，我(wǒ)(wǒ)國在這方面已經走在了世界前列。但是由于光纖的固有損耗以及單光子狀态的不可複制性，目前點對點光纖量子通信的距離(lí)難以突破百公裏量級。因此，要實現廣域乃至全球化的量子通信網絡，還需要借助衛星的中(zhōng)轉。

因此，從2003年起，我(wǒ)(wǒ)校潘建偉教授率先開(kāi)展遠距離(lí)自由空間量子通信實驗研究。2004年底，潘建偉團隊在合肥市大(dà)蜀山實現了13公裏自由空間的量子糾纏分(fēn)發和量子密鑰分(fēn)發，在國際上首次證實了光子糾纏态在穿透大(dà)氣層後，其量子性質仍然能有效保持，驗證了星地量子通信的可行性。此後，在“遠距離(lí)量子通信實驗研究”和“空間尺度量子實驗關鍵技術與驗證”兩個中(zhōng)科院知(zhī)識創新工(gōng)程重大(dà)項目的支持下(xià)，潘建偉團隊聯合中(zhōng)科院上海技術物(wù)理研究所、中(zhōng)科院微小(xiǎo)衛星工(gōng)程中(zhōng)心等單位，開(kāi)展了一(yī)系列關鍵技術突破與地面驗證實驗，先後實現了16公裏自由空間量子隐形傳态、100公裏級自由空間量子隐形傳态和雙向量子糾纏分(fēn)發、星地量子通信的全方位地基驗證等重要實驗，爲實現星地量子通信奠定了堅實的科學與技術基礎。

在完成上述系列關鍵技術突破的基礎上，2011年底，由我(wǒ)(wǒ)校牽頭提出并策劃的中(zhōng)科院戰略性先導科技專項“量子科學實驗衛星”正式立項，潘建偉院士擔任專項首席科學家。量子科學實驗衛星建設和研制任務包括衛星系統、運載火(huǒ)箭系統、發射場系統、地面支撐系統、測控系統和科學應用系統六大(dà)系統。我(wǒ)(wǒ)校牽頭負責确立整個專項的科學研究目标、總體(tǐ)技術目标和總體(tǐ)實驗基本方案，負責科學應用系統的研制，并與中(zhōng)科院上海技術物(wù)理研究所合作完成有效載荷研制，包括負責研制量子糾纏源、量子實驗控制與處理機，參與研制量子密鑰通信機、量子糾纏發射機；上海微小(xiǎo)衛星工(gōng)程中(zhōng)心負責衛星平台研制；中(zhōng)科院國家天文台和中(zhōng)科院光電(diàn)技術研究所負責量子通信地面站的建設。量子科學實驗衛星突破了包括同時瞄準兩個地面站的高精度星地光路對準、星地偏振态保持與基矢校正、星載量子糾纏源等一(yī)系列關鍵工(gōng)程技術。

“墨子号”重量約640公斤，設計壽命爲兩年，運行在高度約500公裏的極地軌道。目前“墨子号”已進入預定軌道，開(kāi)始爲期約3個月的在軌測試。平台和載荷各單機加電(diàn)自檢已完成，正在進行衛星平台的測試工(gōng)作。後續将開(kāi)展有效載荷的自測試、地面站配合的載荷測試、天地一(yī)體(tǐ)化鏈路測試等工(gōng)作。所有測試完成後，将在首席科學家的領導下(xià)，由科學應用系統組織完成星地高速量子密鑰分(fēn)發、廣域量子通信網絡、星地量子糾纏分(fēn)發以及地星量子隐形傳态等多項科學實驗任務，實現專項預定的科學目标。

值得指出的是，正是由于中(zhōng)科院的前瞻布局和快速決策，使得我(wǒ)(wǒ)國搶占了先機，并在國際上起到引領作用。由奧地利科學院院長、維也納大(dà)學教授Anton Zeilinger領導的研究團隊主動請求加入到我(wǒ)(wǒ)國的量子衛星項目中(zhōng)開(kāi)展合作研究。在中(zhōng)科院與奧地利科學院的合作框架下(xià)，“墨子号”将實現北(běi)京與維也納之間的洲際量子密鑰分(fēn)發。繼奧地利之後，德國、意大(dà)利、加拿大(dà)等國也請求加入開(kāi)展國際合作，我(wǒ)(wǒ)校也即将與其簽署協議，共同探索全球化的量子通信。

量子科學實驗衛星之所以命名爲“墨子号”，潘建偉說，“墨子不僅是我(wǒ)(wǒ)國曆史上著名的哲學家，也是非常重要的科學家。他設計了世界上第一(yī)個小(xiǎo)孔成像實驗，驗證了光沿直線傳播這一(yī)光學基本定理，在一(yī)定程度上爲後來的光學發展奠定了基礎。因此，以‘墨子’來命名，既與量子衛星的使命相符，也體(tǐ)現了我(wǒ)(wǒ)們的文化自信。”

       另一(yī)方面，今年底，由我(wǒ)(wǒ)校牽頭承擔的國家發改委“京滬幹線”廣域量子通信骨幹網絡工(gōng)程也将建成并全線開(kāi)通。京滬幹線将建成連接北(běi)京、上海，貫穿濟南(nán)、合肥等地，全長約2000公裏的大(dà)尺度量子通信技術驗證、應用研究和應用示範平台。結合量子科學實驗衛星和京滬幹線，将初步構建我(wǒ)(wǒ)國天地一(yī)體(tǐ)化的廣域量子通信網絡基礎設施，爲推動量子通信技術的深入應用、形成戰略性新興産業奠定堅實的基礎。量子科學實驗衛星的成功發射和京滬幹線的建成，标志(zhì)着我(wǒ)(wǒ)國在量子通信技術和應用方面已全面處于國際領先地位，正如英國《自然》雜(zá)志(zhì)所評論的，“中(zhōng)國從十年前不起眼的國家發展爲現在的世界勁旅，将領先于歐洲和北(běi)美”。