【中國智能制造網(wǎng) 智造快訊】8月16日凌晨，被命名為“墨子號”的中國首顆量子科學(xué)實驗衛(wèi)星開啟星際之旅。它承載著探索星地量子通信可能性的使命，并將在空間尺度驗證量子理論的真實性。　　在量子衛(wèi)星科學(xué)家潘建偉院士看來，如果說地面量子通信構(gòu)建了一張連接每個城市、每個信息傳輸點的“網(wǎng)”，那么量子科學(xué)實驗衛(wèi)星就像一桿將這張網(wǎng)射向太空的“標(biāo)槍”。當(dāng)這張縱橫寰宇的量子通信“天地網(wǎng)”織就，海量信息將在其中來去如影，并且“無條件”安全。
　　
　　信息安全的“武器”
　　
　　量子科學(xué)，對絕大多數(shù)人來說十分高冷。但當(dāng)它與信息技術(shù)相連，就與我們每個人息息相關(guān)。當(dāng)今社會，信息的海量傳播背后也充斥著信息泄露的風(fēng)險。而量子科學(xué)則為信息安全提供了“武器”。
　　
　　在物理王國里，量子理論是一個百歲的“幽靈”，愛因斯坦也曾被它的“詭異”所困擾。
　　
　　在量子世界中，一個物體可以同時處在多個位置，一只貓可以處在“死”和“活”的疊加狀態(tài)上；所有物體都具有“波粒二象性”，既是粒子也是波；兩個處于“糾纏態(tài)”的粒子，即使相距遙遠(yuǎn)也具有“心電感應(yīng)”，一個發(fā)生變化，另一個會瞬時發(fā)生相應(yīng)改變……
　　
　　正是由于量子具有這些不同于宏觀物理世界的奇妙特性，才構(gòu)成了量子通信安全的基石。在量子保密通信中，由于量子的不可分割、不可克隆和測不準(zhǔn)的特性，所以一旦存在竊聽就必然會被發(fā)送者察覺并規(guī)避。
　　
　　“傳統(tǒng)的信息安全都是依賴于復(fù)雜的算法，只要計算能力足夠強(qiáng)大，再復(fù)雜的保密算法都能夠被破解。量子通信能做到安全，是由量子自身的特性所決定的，計算能力再強(qiáng)也破解不了，因此它是革命性的，可從根本上、性解決信息安全問題。”潘建偉說。
　　
　　量子通信系統(tǒng)的問世，點燃了建造“安全”通信系統(tǒng)的希望。當(dāng)前，量子通信的實用化和產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)成為各個大國爭相追逐的目標(biāo)。
　　
　　在量子通信的賽跑中，中國屬于后來者。經(jīng)過多年的努力，中國已經(jīng)躋身于的量子信息研究行列，在城域量子通信技術(shù)方面也走在了世界前列，建設(shè)完成合肥、濟(jì)南等規(guī)?；孔油ㄐ懦怯蚓W(wǎng)，“京滬干線”大尺度光纖量子通信骨干網(wǎng)也即將竣工。
　　
　　然而，這只是開始。“在城市范圍內(nèi)，通過光纖構(gòu)建城域量子通信網(wǎng)絡(luò)是佳方案。但要實現(xiàn)遠(yuǎn)距離甚至量子通信，僅依靠光纖量子通信技術(shù)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。”潘建偉說。
　　
　　他解釋說，因為量子的信息攜帶者光子在光纖里傳播一百公里之后大約只有1‰的信號可以到達(dá)后的接收站，所以光纖量子通信達(dá)到百公里量級就很難再突破。但光子穿透整個大氣層后卻可以保留80％左右，再利用衛(wèi)星的中轉(zhuǎn)，就可以實現(xiàn)地面上相距數(shù)千公里甚至覆蓋的廣域量子保密通信。
　　
　　另外，誕生百年的量子理論的奇妙之處在實驗室里被不斷重復(fù)檢驗，但卻從未在太空尺度驗證過。量子理論的各種奇異現(xiàn)象在太空中是否還存在？量子糾纏和隱形傳輸是否可以延伸到星地之間？這些都需要衛(wèi)星去驗證。
　　
　　2011年，中科院正式啟動首顆“量子科學(xué)實驗衛(wèi)星”的研制，這既意味著中國科學(xué)家向星地量子通信發(fā)起挑戰(zhàn)，更意味著中國或?qū)W美獲得量子通信覆蓋的能力。
　　
　　“四種武器”挑戰(zhàn)四大實驗任務(wù)
　　
　　目前，上還沒有一個國家將量子科學(xué)實驗送入空間，量子衛(wèi)星的研制沒有任何經(jīng)驗可循，過程充滿了困難和挑戰(zhàn)。
　　
　　科學(xué)家在量子衛(wèi)星上搭載了自主研發(fā)的“四種武器”：量子密鑰通信機(jī)、量子糾纏發(fā)射機(jī)、量子糾纏源和量子試驗控制與處理機(jī)。
　　
　　同時，在地面建設(shè)了科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)，包括1個中心——合肥量子科學(xué)實驗中心；4個站——南山、德令哈、興隆、麗江量子通信地面站；1個平臺——阿里量子隱形傳態(tài)實驗平臺。
　　
　　衛(wèi)星與地面站共同構(gòu)成天地一體化量子科學(xué)實驗系統(tǒng)，在兩年的設(shè)計壽命期間將進(jìn)行四大實驗任務(wù)——星地高速量子密鑰分發(fā)實驗、廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)實驗、星地量子糾纏分發(fā)實驗、地星量子隱形傳態(tài)實驗。
　　
　　潘建偉介紹，實驗大致分為三類：類是進(jìn)行衛(wèi)星和地面之間的量子密鑰分發(fā)，實現(xiàn)天地之間的安全通信，如果4個地面站任何兩兩之間都可以實現(xiàn)安全的通訊，即可實現(xiàn)組網(wǎng)；第二類相當(dāng)于把量子實驗室搬到太空，在空間尺度檢驗量子理論；第三類是實現(xiàn)衛(wèi)星和地面千公里量級的量子態(tài)隱形傳輸。