我國 “墨子號”量子科學實驗衛星在國際上首次成功實現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。兩項成果將於8月10日同時線上發表在國際權威學術期刊《自然》雜誌上。該雜誌的審稿人稱讚：“這是十分令人激動的訊息，證明量子技術已經突破了天空的限制，同時也是中國在物理科學方面的投資及努力的證明。”
提前完成三大科學目標
至此，“墨子號”量子衛星提前並圓滿實現星地間的量子金鑰分發、量子糾纏分發、量子隱形傳態全部三大既定科學目標。
這三大科學目標均是為研究量子通訊而設定。量子通訊是目前世界上最前沿的技術，有著相當誘人的應用價值。與經典通訊不同，利用量子金鑰對資訊進行嚴格加密，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。
由於量子通訊一般採用“單光子”作為載體，若是透過光纖或者近地直接傳輸，由於損耗太大，傳輸不遠。因而，此前量子通訊的世界紀錄為百公里量級。
由此，科學家們將目光望向了太空。由於外太空近於真空，光訊號損耗小，因此透過衛星的輔助可以大大擴充套件量子通訊距離。同時，也是在全球尺度上實現量子通訊最有希望的途徑。
中國的科學家潘建偉團隊就是這方面的先驅。從2003年起，就開始搭建方案，並進行地面的前期基礎性研究。連續多年的努力取得了一個個突破，充分驗證了利用衛星實現量子通訊的可行性。終於，在2016年8月16日，世界矚目的首顆量子衛星——“墨子號”發射升空，開展科學實驗。
里程碑：量子技術“突破天際”
《自然》雜誌審稿人用 “令人欽佩的成就”和“本領域的一個里程碑”來稱讚中國此次的成果，並表示，“這些結果代表了遠距離量子通訊持續探索中的重大突破”, “非常新穎並極具挑戰性，它代表了量子通訊方案現實實現中的重大進步。”
“以前人們會說量子技術的極限在天邊，但這說法其實有些保守了。”《自然》的物理科學主編評價說，最近發表的這些實驗中量子技術已經突破了天空的限制，同時也是中國在物理科學方面的投資及努力的證明，“正因為有了這些投資與努力，該研究團隊才能夠將應用型量子通訊技術方面的研究提升到如此的天文高度。”
這項成果是由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、紫金山天文臺、南京天文儀器有限公司、國家空間科學中心等，在中國科學院空間科學戰略性先導科技專項的支援下作出的。
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。
“星路歷程”回顧
完全由我國自主研製的世界首顆量子科學實驗衛星“墨子號”，從最初醞釀、發射成功，一直到如今完成量子糾纏分發、量子金鑰分發、量子隱形傳態三大實驗任務，前後歷時十多年。
2003年，潘建偉提出量子科學實驗衛星計劃；
2011年1月，中科院空間科學先導專項啟動 量子衛星納入其中；
2011年12月，量子科學實驗衛星工程啟動；
2012年12月，轉入初樣研製階段 衛星開始成形；
2014年12月，轉入正樣研製階段 衛星開始成熟；
2015年12月，完成星地光學對接試驗 達到科學目標要求；
2016年2月，完成大系統聯試 協調匹配性得到驗證；
2016年7月，量子衛星和長征二號丁火箭從上海運往酒泉；
2016年8月，完成測試 星箭吊裝；
2016年8月16日，世界首顆量子科學實驗衛星發射成功；
經4個月在軌測試，2017年1月18日，正式交付，開展科學實驗；
2017年6月，成功實現千公里量級量子糾纏；
2017年8月，實現星地量子金鑰分發，地星量子隱形傳態，圓滿完成三大科學目標。
來源：人民網、新浪
俄羅斯《共青團真理報》一些匿名俄羅斯氣象專家宣稱：中國“墨子”號量子衛星可能是莫斯科今年夏天異常寒冷的主要原因。他們的主要論據是量子衛星進行試驗的幾天正好是俄羅斯氣候最惡劣的幾天。按照他們的說法，墨子號在試驗過程中釋放的負離子能誘發降溫、颶風和暴雨等天氣狀態。
這種說法真是可笑至極，如果是這樣的話，中國量子衛星豈不是成了美國科幻大片中的“天災武器”？誘發各種惡劣天氣給其他國家制造災難，這種反人類的武器不可能有人去研究，而且也不會真的去製造。這種奇葩的想法也真不知道是什麼俄專家想出來的。
果然，俄羅斯“火衛一”氣象中心首席專家葉甫格尼·季什科維茨就反駁道，“這純粹是胡扯。我從事的就是該專業的研究，我可以告訴你們，沒有任何衛星能影響全球氣候程序。衛星根本就沒有這樣的能力，非常可笑的一點是，為什麼該衛星只對莫斯科天氣造成影響，而對世界其他地區卻沒有影響？”
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(2017-06-22)
中國科學家打破了量子糾纏的距離記錄。透過糾纏的光子傳輸資訊以前只可能達到100公里(62英里)，但是使用8月份發射的Micius衛星，資訊有效地傳輸到1200公里(746英里)。
量子糾纏是一種奇怪的現象，甚至愛因斯坦也反對它的存在，它以“遠處的幽靈行動”而著名。“成對的粒子可以不可分割地聯絡在一起，從本質上講，這一過程可以被用來瞬間“傳送”資訊在理論上的無限距離，這是愛因斯坦提出的觀點:它違反了廣義相對論的定律，即沒有什麼東西能比光速快。
量子效應對環境的干擾非常敏感。之前的實驗將光子放在光纖中，以保護光子，將資訊從粒子傳遞到粒子。此方法用於設定前100公里的記錄，但是距離越長，訊息丟失或失真的機率就越高。
(2017-06-17)
導讀
隨著我國量子技術在應用方面的不斷嘗試與突破。從最開始關注量子通訊，到後面的量子衛星，再到本月初的量子計算機。把所有這些技術連線起來一想，小編
量子通訊網路
2016年11月16日，上海到合肥的量子幹路當日開通。我國量子通訊科學家潘建偉說，為實現廣域量子通訊網路，理想的方法是先用光纖實現都會網路；利用衛星實現廣域網。量子通訊都會網路的技術目前已比較成熟。
量子衛星
2016年8月16日1時40分，我國在酒泉衛星發射中心用長征二號丁運載火箭成功將世界首顆量子科學實驗衛星“墨子號”發射升空。我國在世界上首次實現地空量子通訊，這種方式能極大提高通訊保密性。期間，墨子號進行了星地高速量子金鑰分發實驗、廣域量子通訊網路實驗、星地量子糾纏分發實驗、地星量子隱形傳態實驗。
今年5月，中科大潘建偉院士團隊構建了世界首臺超越早期經典計算機的光量子計算機。潘建偉團隊還與浙江大學王浩華教授課題組合作，實現了目前世界上最大數目（10個）超導量子位元的糾纏。中國目前在傳統計算機CPU領域已經追趕了幾十年，至今仍然落後於西方，也許現在的位元量子處理器才能真正的帶給我們趕超西方的希望。潘建偉團隊中的最年輕的35歲科學家陸朝陽在近期演講中也表示，到2030年，50個量子位的新一代計算機投入實際應用，絕非幻想。
我國科研團隊研發的10位元量子處理器
不可忽視西方，不可盲目樂觀
目前，上面提到的我國在量子方面的突破當然是值得我們驕傲的。但我們也要時刻注意西方的發展進度。尤其是美國的大學，多的就是人才。5月初潘建偉團隊做報告時就公開表示，美國在量子計算機方面的人才是中國的數倍。而且他們不只一個機構在研究。中國在這方面的發展其實壓力很大，不可盲目樂觀。
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(2017-05-30)
今天，由我國完全自主研製的世界首顆量子科學實驗衛星“墨子號”圓滿完成了4個月的在軌測試任務，正式交付使用者單位中國科學技術大學使用。
“我原本想能夠完成星地高速量子金鑰分發的實驗，就算是圓滿成功，沒想到實驗資料提高了一個數量級，今年年底之前或可完成所有任務。”量子科學實驗衛星首席科學家、中國科學技術大學副校長潘建偉院士在交付儀式上透露。
興隆站跟蹤“墨子號”量子科學實驗衛星的實景拍攝
“我們想實現一個更有雄心的目標”
“墨子號”的一個主要科學目的是透過衛星和地面站之間的量子金鑰分發，實現星地量子保密通訊。潘建偉介紹，原本這一實驗要求星地量子金鑰分發速率要大於1kbps，結果發現“墨子號”可以在千公里外的外太空以10kbps的速率給地面站分發量子金鑰，比地面同距離光纖量子通訊水平提高了15個數量級以上。實驗中，星地量子金鑰速率甚至達到過14kbps，遠遠超過實驗預期。該項技術突破不僅使得我國具備了對光纖無法覆蓋的地區——如我國的南海諸島、駐外使領館、遠洋艦艇等——直接提供高安全等級量子通訊保障的能力，併為我國未來構建天地一體化量子保密通訊網路提供了可靠的技術支撐。
“基於這些實驗資料，我們想實現一個更有雄心的目標，原來是用衛星做中繼，能否直接在兩個地面站之間進行量子金鑰分發呢？這是我們的一個終極追求目標，我們很有信心。”潘建偉說，由於原定兩年的實驗幾個月內就可完成，因此團隊已經開始醞釀新的實驗。
人類得以在空間開展量子科學實驗
“如果現在想從北京到上海做量子通訊，每300年才能送一個金鑰，因為量子通訊訊號在光纖裡傳輸100公里之後，99%的訊號都損耗掉了。但是上天之後，透過量子衛星則可以傳播幾百K的金鑰。” 潘建偉介紹，這是“墨子號”的另一個前沿科學目標。
在做星地雙向糾纏分發實驗時，當時定位只是一個探索目標，因此實驗要求“積累糾纏分發符合計數總量大於200，糾纏分發偏振對比度大於5:1”，實驗結果卻提高到了20倍左右。透過“墨子號”的星地糾纏分發，使得相距1200公里以上的兩個地面站之間以1對/秒的速度建立起了量子糾纏，這使得人類具有了在空間尺度開展量子科學實驗的能力，併為未來在外太空開展廣義相對論、量子引力等物理學基本原理的檢驗做好堅實的技術準備，是我國在基礎物理學領域對世界的又一重要貢獻。
建立天地一體化量子通訊實驗測試平臺
“原本我們擔心太陽蓄電池不夠電，所以衛星每繞地球三圈，我們在地面觀測站只做兩次實驗，後來發現太陽電池陣進入光照期只需15分鐘即可完成恆流充電，現在只要看見衛星就能做實驗。”量子科學實驗衛星工程常務副總師王建宇研究員介紹，去年8月16日發射升空的“墨子號”已經在世界上首次建立了天地一體化量子通訊實驗測試平臺，具備了開展空間量子科學實驗的條件。
“墨子號”在軌測試階段全面完成了衛星平臺測試、有效載荷自測試和天地一體化鏈路測試，衛星平臺和有效載荷工作一切正常，系統通道效率、時間同步精度、跟蹤瞄準精度均超過系統指標要求，可以滿足空間量子科學實驗的要求。
部分在軌測試科研人員與過境的“墨子號”合影
“實驗資料是對質疑的很好回應”
“最近一段時間沒有再聽到對於量子通訊的質疑聲音，有的人擔心我們做不成實驗，不過今天公開的這些實驗資料應該算是一個很好的回應。”潘建偉在回答本報記者提問時說，他一直都歡迎基於科學實驗的嚴肅質疑。
潘建偉介紹，量子通訊的基本原理有兩條：一是量子資訊的傳播媒介單光子不可分割；二是未知的光子狀態不可複製。“有的人是完全否認量子科學理論，不過現在量子理論的科學性已經建立起來，儘管我們還不知道量子糾纏為什麼會發生，但我們的實驗驗證了量子糾纏確實存在，就在不久前我們團隊在國際上首次成功實現了十光子糾纏。”潘建偉說。
題圖：量子科學實驗衛星首席科學家潘建偉在交付儀式上做量子衛星壽命期工作安排報告。黃海華 攝
(2017-01-18)