由于量子信号的携带者光子在外层空间传播时几乎没有损耗，如果能够在技术上实现纠缠光子在穿透整个大气层后仍然存活并保持其纠缠特性，人们就可以在卫星的帮助下实现全球化的量子通信。 今日凌晨1时41分，备受瞩目的中国首颗量子科学实验卫星“墨子”在酒泉成功发射升空。
这颗以中国古代科学家墨子命名的“墨子号”卫星，带着探索星地量子通信的使命升空，将继续为中国和世界的前沿科技“探路”。
量子卫星2011年12月立项，是中科院空间科学先导专项首批科学实验卫星之一。其主要科学目标一是进行星地高速量子密钥分发实验，并在此基础上进行广域量子密钥网络实验，以期在空间量子通信实用化方面取得重大突破二是在空间尺度进行量子纠缠分发和量子隐形传态实验，在空间尺度验证量子力学理论。
工程还建设了包括南山、德令哈、兴隆、丽江4个量子通信地面站和阿里量子隐形传态实验站在内的地面科学应用系统，与量子卫星共同构成天地一体化量子科学实验系统。
量子通信：无条件安全
古往今来，人们对于信息加密的探索从未停止。古时候，人们在信封上滴蜡盖上火印，但仍防不住有人拆开、读完再复原。现代，人们用电磁波传递秘密，但“音量”再低，也防不住精细的窃听。现今，科学家设法将“音量”调低到如此程度：只依靠一颗颗光子，任何窃密者去测量都会破坏它，从而被发现。信息微弱到了极限——量子级别，再小心的读取都会彻底改变它，而不可能只改变一点点。这就是量子通讯的保密原理。
“量子通信是迄今唯一被严格证明为无条件安全的通信方式。量子不可分割、不可克隆，所以能保证加密内容不被破译，可以从根本上保障信息安全、保护全人类的隐私。”量子科学实验卫星工程首席科学家潘建伟表示，理论上绝对安全的通信一旦实现，政府、军队和银行，乃至全社会都将获益。
15年后或走进中国百姓家
在潘建伟看来，量子通信的应用前景，就像电话的普及过程一样，将逐步进行，蔚为可观。“一开始，量子通信可能会应用于国防、金融、政务、科学研究等，之后会在大众中广泛应用。”
基于个人判断，他给出了一个量子通信技术普及的“时间表”：5年左右很多机要部门开始用，10年左右金融业、银行等大机构开始使用，15年的时间或许走进千家万户。“届时，每个人的家里、手机上或许都会有一个量子加密芯片，银行转款、电子账户等的涉密操作，都不用担心被盗用或者攻击。”
他并表示，这需要一个过程，依赖于量子通信网络的建设，应用成本也会逐渐下降。
多国望与中国共建“量子星座”
虽然量子科学实验卫星成功发射，但从长远来看，“要实现全球化量子通信还需要长期的努力，特别是需要多颗卫星的组网”，量子科学实验卫星科学应用系统总师兼卫星系统副总师彭承志表示，“这条征途没有尽头”。
也因此，中国以开放的姿态欢迎全球合作。“我们非常高兴地同意了奥地利方的请求，共同就北京到维也纳之间的洲际量子通信进行实验合作，中方并决定向全球开放载荷的相关数据”，潘建伟介绍称。
他表示，德国和意大利也非常希望继奥地利后加入中国团队的实验，在探索全球量子通信组网建设、“量子星座”建设中与中方展开合作。“协议目前已经走完了相关的流程，近期就将进行签署。”
“毕竟，科学也是面向全世界的，中国的量子卫星走在世界前列之后，可以引领整个学术界在这个方向开展研究，为人类贡献中国智慧”，潘建伟说。
欧洲豪掷10亿欧元追赶中国
首颗“量子科学实验卫星”的发射成功，有望让量子通信真正进入广域传输时代；其“测不准”“不可克隆”等特性，使得其传输的信息在理论上永不会被解密。
不过，发射卫星只是一个起点，在“宏伟量子大厦”中，量子京沪干线正在飞速搭建，天地一体的广域量子网络倚马可待，市场应用不断突破。在第二次“量子革命”中，中国正在领跑。
中国科学技术大学、杏林苑和滨湖新区……2008年10月，这三个合肥市内本不相干的点，因为一次实验连接在了一起。它们仨因为组成了三节点可扩展的量子通信网络，实现了全球首个量子保密电话系统建设，而被永久载入史册。
随后，五节点，四十六节点，合肥、济南城域网，“京沪”城际网……量子通信网在不断扩展。将近十年后，随着量子卫星的发射成功，量子通信网络真正可能升至 “广域”“洲际”传播，为信息保密传输画上了“天地一体”的注脚。
据悉，这一技术已经在市场上得以产业应用。以中国科学技术大学潘建伟团队为技术依托的科大国盾量子技术股份有限公司，把量子通信带到了日常生活中，形成了以量子密码通信终端设备、网络交换／路由设备为核心的量子信息安全系统整体解决方案。
目前，工商银行、北京农商行等多家银行率先试用了量子通信加密技术。而将在今年年底贯通的量子京沪干线，总长2000多公里，建成后，目标应用于军事、金融、政务等领域信息的安全传输。金融机构、媒体、大型企业，都可以成为量子通信的用户。
量子信息技术方兴未艾，这一领域的国际竞争也在不断加剧。今年以来，欧美纷纷提出“第二次量子革命”计划，加大基础研究和产业发展方面的投入。
今年3月，欧盟委员会发布《量子宣言（草案）》，计划于2018年启动10亿欧元的量子技术项目。10年内实现远距离量子网络、量子信用卡应用等，目标融合量子通信与经典通信，“保卫欧洲互联网安全”。美国更是将“量子跃迁”作为“6大科研前沿”之一，认为人类正站在下一代量子革命的门槛上，量子力学正在导致变革性技术，必须加大投入促进交叉性基础研究。
在中科大上海研究院，张强教授告诉记者，他受邀参加了今年5月在荷兰阿姆斯特丹举行的欧洲量子会议，这次会议上有参会者明确提出，欧洲要成为世界量子技术发展竞争中的领导者，并提议建设类似于中国“量子通信京沪干线”的项目。
发射全球第一颗量子通信卫星，无疑确立了我国在国际量子通信研究中的领跑地位。根据我国量子通信发展规划，量子卫星发射以后，今年底建成“量子通信京沪干线”，国内初步形成广域量子通信体系。据潘建伟介绍，到2030年左右，中国力争率先建成全球化的广域量子保密通信网络。在此基础上，构建信息充分安全的“量子互联网”，形成完整的量子通信产业链和下一代国家主权信息安全生态系统。
「 延伸阅读」
什么是量子？
量子一词来自拉丁语（quantum），意为“有多少”，代表“相当数量的某物质”。量子最早由德国物理学家普朗克在1900年提出。量子并不是一种粒子，而是指最小的、不可再分割的能量单位。例如，“光的量子”是光的单位。而延伸出的量子力学、量子光学等更成为不同的专业研究领域。
量子所特有的“分身”和“纠缠”两大特性，注定了他的与众不同。量子的“分身术“又被称为量子叠加，一个量子可以同时以好几种状态存在。这一特性可以帮助计算机实现并行计算。如果我们分解一个300位的大数，用现在的计算机，需要15万年，用量子的叠加效应并行运算，只要一秒钟就可以算出来。
量子除了能够“分身”还能“心灵感应”，如果两个相似的量子距离足够近，就会发生纠缠，他们就好像一对有心灵感应的双胞胎一样，能“感知”和影响对方的状态。不管物体之间的距离有多远，都能“感知”和影响对方的状态。量子通信就是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通讯方式。
量子卫星有什么用？
随着通信的飞速发展，信息传送安全成为人们日益关心的问题。在保密通信领域，量子通信是迄今为止唯一被严格证明“无条件安全”的通信方式。通过量子通信，人们可以从根本上解决国防、金融、政务、商业等领域的信息安全问题。
传统的通信加密和传输安全都是依赖于复杂的算法，但是只要对方的计算能力足够强大，再复杂的保密算法都能够被破解，所以都不能够做到绝对安全。量子通信能实现卫星和地面之间绝对安全的通讯，这是由量子自身的特性所决定的。
作为光的最小颗粒，单个的光量子在传输信息的时候具有测量不准、不可克隆等性质，这些特性构成了量子通信安全的基石。量子通信又称为量子密钥分发，原理上都是无条件安全的，哪怕计算能力再强，也是破解不了的，因此被称为“绝对保密”。此次发射成功标志着我国在世界上率先实现全球化的量子保密通信，未来或有助于建立一个极其安全的全球通信网络。
量子卫星发射升天后如何工作？
成功发射的这颗量子卫星是一个立方体，高1.7米左右、重640公斤，内部构造分成上下两层：下层是卫星的常规装置，上层是和实验相关的量子卫星的核心装置。这些装置主要参与量子卫星实验中的一些核心部件，将同地面实现与量子相关的一系列实验。
由于量子信号的携带者光子在外层空间传播时几乎没有损耗，如果能够在技术上实现纠缠光子在穿透整个大气层后仍然存活并保持其纠缠特性，人们就可以在卫星的帮助下实现全球化的量子通信。
