2016年11月28日，在河北興隆觀測站，“墨子號”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星過境，科研人員在做實(shí)驗(yàn)（合成照片）。 新華社記者 金立旺 攝

又一個(gè)里程碑：為全球量子保密通信網(wǎng)絡(luò)奠定基礎(chǔ)

量子通信如何實(shí)現(xiàn)安全、長距離、可實(shí)用化，是最大的挑戰(zhàn)，全世界這一領(lǐng)域的科學(xué)家為之奮斗了幾十年。

最直接的方式是光纖傳輸。但由于量子很“脆弱”，用光纖傳輸?shù)木嚯x有限：量子通過地面光纖傳輸?shù)膿p耗很大，也不能像傳統(tǒng)通信一樣進(jìn)行“信號放大”。

“光信號經(jīng)過外太空的損耗很小，可以擴(kuò)展量子通信距離?！敝锌圃荷虾＜夹g(shù)物理研究所研究員、量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星工程常務(wù)副總師王建宇說，同時(shí)，由于衛(wèi)星具有方便覆蓋整個(gè)地球的獨(dú)特優(yōu)勢，是在全球尺度上實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)距離實(shí)用化量子密碼和量子隱形傳態(tài)最有希望的途徑。

從本世紀(jì)初以來，這個(gè)方向就成為國際學(xué)術(shù)界激烈角逐的焦點(diǎn)，但難度也非常大。王建宇曾打過一個(gè)比喻：星地之間的量子聯(lián)通有多難？就好比在萬米高空往地面的一個(gè)存錢罐里扔硬幣，需要準(zhǔn)確地將硬幣擲入儲(chǔ)蓄罐的狹小入口。

潘建偉團(tuán)隊(duì)的研究一直走在世界前沿。對于此次公布的成果，《自然》的物理科學(xué)主編卡爾·濟(jì)耶梅利斯用“非常興奮”來形容：研究團(tuán)隊(duì)用相互糾纏的光子安全傳送了至關(guān)重要的量子密鑰，“量子密鑰是保障通信極高保密性的關(guān)鍵”。

“這一成果為構(gòu)建覆蓋全球的量子保密通信網(wǎng)絡(luò)奠定了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)?！迸私▊フf，以星地量子密鑰分發(fā)為基礎(chǔ)，將衛(wèi)星作為可信中繼，可以實(shí)現(xiàn)地球上任意兩點(diǎn)的密鑰共享，將量子密鑰分發(fā)范圍擴(kuò)展到覆蓋全球。

“將衛(wèi)星、地面站和城際光纖量子通信網(wǎng)互聯(lián)，可進(jìn)一步構(gòu)建覆蓋全球的天地一體化保密通信網(wǎng)?！迸私▊フf。

量子隱形傳態(tài)雖然不是傳統(tǒng)意義上的“瞬間傳送”，但為未來開展空間尺度量子通信網(wǎng)絡(luò)研究以及空間量子物理學(xué)和量子引力實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)等研究奠定了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。“這些結(jié)果代表了遠(yuǎn)距離量子通信持續(xù)探索中的重大突破”，《自然》雜志審稿人評價(jià)。

卡爾·濟(jì)耶梅利斯說，這兩篇論文的發(fā)表意味著潘建偉團(tuán)隊(duì)順利完成了三項(xiàng)量子實(shí)驗(yàn)的展示，這些實(shí)驗(yàn)將會(huì)是全球任何基于空間的量子網(wǎng)絡(luò)的核心組成部分。

國際引領(lǐng)地位：量子衛(wèi)星的聚合效應(yīng)顯現(xiàn)

隨著“墨子號”的全部既定科學(xué)目標(biāo)提前完成，這個(gè)項(xiàng)目畫上了一個(gè)圓滿句號，也開啟了全球化量子通信、空間量子物理學(xué)和量子引力實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的大門。

潘建偉介紹，他的研究團(tuán)隊(duì)正與歐洲量子通信團(tuán)隊(duì)合作進(jìn)行洲際量子密鑰分發(fā)，目前已順利完成和奧地利格拉茨地面站的對接測試，正在開展量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)，即將具備洲際量子保密通話的條件。德國、意大利等國的科研團(tuán)隊(duì)也申請加入。

同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)正在致力實(shí)現(xiàn)量子通信與經(jīng)典光通信相融合的安全信息傳輸。換句話說，就是讓量子保密技術(shù)與目前使用的傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)無縫鏈接。

未來的目標(biāo)還有很多：構(gòu)建完整的空地一體廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)體系，形成具有國際引領(lǐng)地位的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和下一代國家信息安全生態(tài)系統(tǒng)，探索對廣義相對論、量子引力等物理學(xué)基本原理的檢驗(yàn)……

“墨子號”取得的系列成果，贏得巨大國際聲譽(yù)，聚合效應(yīng)已經(jīng)顯現(xiàn)?！皹?biāo)志著我國在量子通信領(lǐng)域的研究，在國際上達(dá)到全面領(lǐng)先的優(yōu)勢地位?！卑状憾Y評價(jià)，為我國在國際上搶占了量子科技創(chuàng)新制高點(diǎn)，成為國際同行的標(biāo)桿，實(shí)現(xiàn)了“領(lǐng)跑者”的轉(zhuǎn)變。

據(jù)了解，“墨子號”量子衛(wèi)星是中科院空間科學(xué)先導(dǎo)專項(xiàng)在“十二五”期間支持的４顆科學(xué)衛(wèi)星之一，另３顆衛(wèi)星也都已成功發(fā)射?！拔蚩铡卑滴镔|(zhì)粒子探測衛(wèi)星、實(shí)踐十號返回式科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星、“慧眼號”硬Ｘ射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星均獲得了大量科學(xué)數(shù)據(jù)，相關(guān)科學(xué)成果將陸續(xù)發(fā)布。

“通過這些項(xiàng)目的實(shí)施，力爭使我國在基礎(chǔ)科學(xué)研究領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更多的重大突破，同時(shí)帶動(dòng)航天技術(shù)的發(fā)展，為將我國早日建成世界科技強(qiáng)國做出重要的、不可替代的貢獻(xiàn)?！卑状憾Y說。