世界首顆量子衛星升空

由我國自主研發  利用微光世界最小單元實現通信

天知地知的密信將不再是神話

昨天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。這將使我國在世界上首次實現衛星和地面之間的量子通信，構建天地一體化的量子保密通信與科學實驗體系。

量子衛星首席科學家潘建偉院士介紹，量子通信的安全性基于量子物理基本原理，單光子的不可分割性和量子態的不可復制性保證了信息的不可竊聽和不可破解，從原理上確保身份認證、傳輸加密以及數字簽名等的無條件安全，可從根本上、永久性解決信息安全問題。

潘建偉表示，我國自主研發的量子衛星突破了一系列關鍵技術，包括高精度跟瞄、星地偏振態保持與基矢校正、星載量子糾纏源等。量子衛星的成功發射和在軌運行，將有助于我國在量子通信技術實用化整體水平上保持和擴大國際領先地位，實現國家信息安全和信息技術水平跨越式提升，有望推動我國科學家在量子科學前沿領域取得重大突破，對于推動我國空間科學衛星系列可持續發展具有重大意義。

量子衛星發射入軌后將進行3個月左右的在軌測試，然后轉入在軌運行階段。

量子衛星發射升空。

十年磨劍

銀行率先試用

量子通信加密技術

中國科學技術大學、杏林苑和濱湖新區……2008年10月，這3個合肥市內本不相干的點，因為一次實驗連接在了一起。它們仨因為組成了三節點可擴展的量子通信網絡，實現了全球首個量子保密電話系統建設，而被永久載入史冊。

隨后，五節點、四十六節點，合肥、濟南城域網，“京滬”城際網……量子通信網在不斷擴展。隨著量子衛星的發射成功，量子通信網絡真正可能升至“廣域”、“洲際”傳播，為信息保密傳輸寫上了“天地一體”的注腳。

提起量子通信這一“永不被解密”的安全傳輸方式，很多人覺得晦澀，而記者采訪了解到，這一技術已經在市場上得以產業應用。以中國科學技術大學潘建偉團隊為技術依托的科大國盾量子技術股份有限公司，把量子通信帶到了日常生活中，形成了以量子密碼通信終端設備、網絡交換、路由設備為核心的量子信息安全系統整體解決方案。

目前，工商銀行、北京農商行等多家銀行率先試用了量子通信加密技術。作為首批用戶之一，工商銀行數據中心（北京）網絡部總經理任長清曾在接受采訪時介紹，現在工行試點的部門，就是通過國盾的量子加密技術，將數據從數據中心傳輸到同城的另一個機房內。“從理論上講，通過設備產生量子密鑰，再對數據進行加密傳輸，是不會被竊取的，這對金融數據傳輸是非常有必要的。”任長清說。

將在今年底貫通的量子京滬干線，總長2000多公里，建成后，目標應用于軍事、金融、政務等領域信息的安全傳輸。金融機構、媒體、大型企業，都可以成為量子通信的用戶。                      

在軌測試

本次任務

將進行3個月在軌測試

 本次任務還搭載發射了中科院研制的稀薄大氣科學實驗衛星和西班牙科學實驗小衛星。量子衛星發射入軌后將進行3個月左右的在軌測試，然后轉入在軌運行階段。

據介紹，長征二號丁運載火箭由中國航天科技集團公司所屬上海航天技術研究院研制。此次發射是長征系列運載火箭的第234次飛行。

此外，據報道，我國還將陸續發射多顆量子衛星，力爭在2030年前后率先建成全球化的廣域量子保密通信網絡。

這張網絡是由一連串環繞全球、相互糾纏的粒子組成的。這樣的網絡，能讓人們安全地共享密鑰，并且可以確鑿無疑地發現竊聽企圖。

改變生活

或10年后走進中國百姓家

在潘建偉看來，量子通信的應用前景，就像電話的普及過程一樣，將逐步進行，蔚為可觀。“一開始，量子通信可能會應用于國防、金融、政務、科學研究等，之后會在大眾中廣泛應用。 要讓每個人都用上，樂觀的話需要10到15年。屆時，每個人的家里、手機上或許都會有一個量子加密芯片，銀行轉款、電子賬戶等的涉密操作，都不用擔心被盜用或者攻擊。”潘建偉說。

而量子計算目前仍然處于基礎研究的階段，前進的道路上還面臨著巨大的挑戰，不知道在二三十年的時間內能否實現初步應用。一旦取得進展，其意義將是極其重大的。

量子科學和技術其實已經在方方面面影響著我們的日常生活。我們目前正在使用的計算機、手機、互聯網、時間標準和導航，包括醫院里的磁共振成像等，無一不得益于量子科學和技術。

專家答疑

量子究竟是什么

記者采訪了量子衛星首席科學家潘建偉院士、中科院物理所研究員呂力、北京大學物理系教授劉雄軍，帶你一起走進神奇的量子世界。

量子是構成物質的基本單元，是能量的最基本攜帶者，不可再分割。比如，光子是光能量的最小單元，不存在“半個光子”，同理，也不存在“半個氫原子”、“半個水分子”等。量子世界中有兩個基本原理：

量子疊加，就是指一個量子系統可以處在不同量子態的疊加態上。著名的“薛定諤的貓”理論曾經形象地表述為“一只貓可以同時既是活的又是死的”。

量子糾纏，類似孫悟空和他的分身，二者無論距離多遠都“心有靈犀”。當兩個微觀粒子處于糾纏態時，不論分離多遠，其中一個粒子的量子態做任何改變，另一個會立刻感受到，并做相應改變。

世界上真有“絕對安全”的通信嗎

這得先說說通信中信息是如何被竊取的。傳統光通信是通過光的強弱變化傳輸信息。從中分出一丁點光并不影響其他光繼續傳輸信息，測量這一丁點光原理上就能竊取信息。

量子通信則完全不同。竊聽者如果想攔截量子信號，并對其進行測量，將不可避免地破壞攜帶密鑰信息的量子態。

根據量子“測不準定理”，這種破壞必然會被信息發送者和接收者所發現。

是否可以不破壞傳輸的量子態，只截取并復制，再繼續發送？這已被“量子不可克隆定理”完全排除，于是也就保證了量子通信的絕對安全。

能實現《星際迷航》里的瞬間移動嗎

“量子態隱形傳輸”是基于量子疊加和量子糾纏的特性，就是甲地某一粒子的未知量子態，可以在乙地的另一粒子上還原出來。其實傳輸的是粒子的量子態，而不是粒子。這種狀態傳送的速度上限仍然是光速，不是“瞬間移動”。

現在，在光子、原子等層面已經實現了量子態隱形傳輸。電影里“大變活人”在原理上是允許的，但目前還遠遠做不到。因為科幻電影里人的傳送，不僅需要把人的實體部分的大量原子、分子傳送，并且嚴格按照原來的相對位置重新排列起來，更何況重現意識和記憶就更復雜了。

不過，隨著科學的發展和技術的進步，也許未來我們還是可以實現人的量子態隱形傳送，到那時星際旅行就不是夢了。

                     （據新華社）