日前，中國科學院在京召開新聞釋出會對外宣佈，“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，為中國在未來繼續引領世界量子通訊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。
2016年8月16日，中國成功發射首顆量子科學實驗衛星“墨子號”。
搶佔量子科技創新制高點，實現“領跑者”的轉變
中國科學技術大學潘建偉教授及其同事彭承志等組成的研究團隊，聯合中國科學院上海技術物理研究所王建宇研究組、微小衛星創新研究院、光電技術研究所、國家天文臺等，在中國科學院空間科學戰略性先導科技專項的支援下，利用“墨子號”量子科學實驗衛星，在國際上首次成功實現了從衛星到地面的量子金鑰分發和從地面到衛星的量子隱形傳態。兩項成果於8月10日同時線上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，中國科學家利用“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。
中國科學院院長、黨組書記白春禮表示，“墨子號”開啟了全球化量子通訊、空間量子物理學和量子引力實驗檢驗的大門，為中國在國際上搶佔了量子科技創新制高點，成為了國際同行的標杆，實現了“領跑者”的轉變。
量子保密通訊是唯一已知的不可竊聽、不可破譯的安全通訊方式
通訊安全是國家資訊保安和人類經濟社會生活的基本需求。千百年來，人們對於通訊安全的追求從未停止。然而，基於計算複雜性的傳統加密技術，在原理上存在著被破譯的可能性。隨著數學和計算能力的不斷提升，經典密碼被破譯的可能性與日俱增。
通常認為，量子通訊主要研究內容包括量子金鑰分發（量子保密通訊）和量子隱形傳態。
量子金鑰分發通過量子態的傳輸，在遙遠兩地的使用者共享無條件安全的金鑰，利用該金鑰對資訊進行一次一密的嚴格加密，這是目前人類唯一已知的不可竊聽、不可破譯的無條件安全的通訊方式。
“通俗來講，量子金鑰分發，就好比一個人想要傳遞祕密給另外一個人，需要把存放祕密的箱子和一把鑰匙傳給接收方。接收方只有用這把鑰匙開啟箱子，才能取到祕密。沒有這把鑰匙，別人無法開啟箱子，而且一旦這把鑰匙被別人動過，傳送者會立刻發現，原有的鑰匙作廢，再給一把新的鑰匙，直到確保接收方本人拿到。”潘建偉說。
外太空光訊號損耗小，衛星的輔助可以大大擴充套件量子通訊距離
量子通訊通常採用單光子作為物理載體，最為直接的方式是通過光纖或者近地面自由空間通道傳輸。如何實現安全、長距離、可實用化的量子通訊，是該領域的最大挑戰和國際學術界幾十年來奮鬥的共同目標。
中國科學院上海技術物理研究所研究員、量子科學實驗衛星工程常務副總師、衛星系統總指揮王建宇說：“利用外太空幾乎真空因而光訊號損耗非常小的特點，通過衛星的輔助可以大大擴充套件量子通訊距離。同時，由於衛星具有方便覆蓋整個地球的獨特優勢，是在全球尺度上實現超遠距離實用化量子密碼和量子隱形傳態最有希望的途徑。”
從本世紀初以來，該方向已成為了國際學術界激烈角逐的焦點。潘建偉團隊為實現星地量子通訊開展了一系列先驅性的實驗研究。
為構建覆蓋全球的量子保密通訊網路奠定可靠的技術基礎
此次完成的星地高速量子金鑰分發實驗是“墨子號”量子衛星的科學目標之一。
潘建偉表示，這一重要成果為構建覆蓋全球的量子保密通訊網路奠定了可靠的技術基礎。以星地量子金鑰分發為基礎，將衛星作為可信中繼，可以實現地球上任意兩點的金鑰共享，將量子金鑰分發範圍擴充套件到覆蓋全球。此外，將量子通訊地面站與城際光纖量子保密通訊網（如合肥量子通訊網、濟南量子通訊網、京滬幹線）互聯，可以構建覆蓋全球的天地一體化保密通訊網路。
地星量子隱形傳態實驗是“墨子號”量子衛星的另一個科學目標之一。彭承志說，這一重要成果為未來開展空間尺度量子通訊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。
