我国昨成功发射世界首颗量子卫星 正引领全球的量子通信研究
2016年8月16日1时40分，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星 “墨子号”发射升空。这将使我国在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信，构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。
量子卫星首席科学家潘建伟院士介绍，量子通信的安全性基于量子物理基本原理，单光子的不可分割性和量子态的不可复制性保证了信息的不可窃听和不可破解，从原理上确保身份认证、传输加密以及数字签名等的无条件安全，可从根本上、永久性解决信息安全问题。
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。
潘建伟表示，我国自主研发的量子卫星突破了一系列关键技术，包括高精度跟瞄、星地偏振态保持与基矢校正、星载量子纠缠源等。量子卫星的成功发射和在轨运行，将有助于我国在量子通信技术实用化整体水平上保持和扩大国际领先地位，实现国家信息安全和信息技术水平跨越式提升，有望推动我国科学家在量子科学前沿领域取得重大突破，对于推动我国空间科学卫星系列可持续发展具有重大意义。
本次任务还搭载发射了中科院研制的稀薄大气科学实验卫星和西班牙科学实验小卫星。量子卫星发射入轨后将进行3个月左右的在轨测试，然后转入在轨运行阶段。
快评
彰显中国科技“领跑”之志
以“墨子号”命名的全球首颗量子科学实验卫星16日成功发射。这颗卫星体积不大，却为世界科技界瞩目。小小量子，潜力无限，标志着我国正引领全球的量子通信研究。
近年来，我国在国际量子信息研究领域取得的众多成就，常常被业界冠以 “率先”“首次”“第一个”……国际权威期刊 《自然》杂志发文感叹，中国在量子通信领域，从十年前不起眼的国家发展为现在的世界劲旅，将领先欧洲和北美。
国际科技创新制高点的角逐日益激烈，中国此时发力恰逢其时。当前，我国科技发展正处于“从量的积累向质的飞跃、点的突破向系统能力提升”的重要时期，已经从以跟踪为主发展为跟跑、并跑和领跑 “三跑”并存的新格局，处于从跟跑、并跑向领跑转变的关键阶段。量子科学卫星的发射，意味着我国在一些前沿领域已开始领跑。
领跑，得益于我们能“集中力量办大事”。 “墨子号”量子科学实验卫星、“悟空”暗物质粒子探测卫星、实践十号科学实验卫星，都是中科院“空间科学先导专项”中以重大科学发现为主要目标的项目。在很多外国专家看来，从量子卫星的研制、地面接收到卫星发射这一系列系统工程，中国的决策速度令人惊叹。十多个实力雄厚、富有创新精神的专业技术团队迅速整合，让中国一举夺得发射全球首颗量子卫星的先机。
领跑，相当于筑巢引凤，有助于吸引合作。目前，奥地利已经与中国科研团队展开合作，德国、加拿大等国家的科研团队也申请加入，领跑的量子卫星所产生的聚合效应已经显现。保持领跑优势，还要面对更加激烈的竞争。美国发布了新的量子科研计划，欧盟、日本也在量子通信领域加紧研究。
在高科技赛场上，中国将持续发力。不久前颁布的《“十三五”国家科技创新规划》部署了量子通信量子计算、脑科学和类脑研究等超前技术，更加注重前沿性、引领性，也更加关注颠覆性技术对产业变革的深刻影响。
“墨子号”的升空，是中国科学家将人类认知的触角向未知领域延伸，必将在世界科技史上写下浓墨重彩的一笔。
解疑
“瞬间移动”真能实现吗？
六个问答带你走进神奇的量子世界
还记得这样的场景吗？电影中，主人公走入一扇“任意门”，瞬间就穿越来到另一个空间……在量子世界里，这或许不是幻想。新华社记者采访了量子卫星首席科学家潘建伟院士、中科院物理所研究员吕力、北京大学物理系教授刘雄军，带你一起走进神奇的量子世界。
一问：量子究竟是什么？
答：量子是构成物质的基本单元，是能量的最基本携带者，不可再分割。比如，光子是光能量的最小单元，不存在“半个光子”，同理，也不存在“半个氢原子”“半个水分子”等等。量子世界中有两个基本原理：
——量子叠加，就是指一个量子系统可以处在不同量子态的叠加态上。著名的“薛定谔的猫”理论曾经形象地表述为 “一只猫可以同时既是活的又是死的”。
——量子纠缠，类似孙悟空和他的分身，二者无论距离多远都“心有灵犀”。当两个微观粒子处于纠缠态，不论分离多远，对其中一个粒子的量子态做任何改变，另一个会立刻感受到，并做相应改变。
二问：真有“绝对安全”的通信吗？
答：这得先说说通信中信息是如何被窃取的。传统光通信是通过光的强弱变化传输信息。从中分出一丁点光并不影响其他光继续传输信息，测量这一丁点光原理上就能窃取信息。量子通信则完全不同！窃听者如果想拦截量子信号，并对其进行测量，将不可避免地破坏携带密钥信息的量子态。根据量子“测不准定理”，这种破坏必然会被信息发送者和接收者所发现。这也就保证了量子通信的绝对安全。
三问：“量子态隐形传输”能实现瞬间移动吗？
答：“量子态隐形传输”是基于量子叠加和量子纠缠的特性，就是甲地某一粒子的未知量子态，可以在乙地的另一粒子上还原出来。其实传输的是粒子的量子态，而不是粒子本身。这种状态传送的速度上限仍然是光速，也不是“瞬间移动”。
现在，在光子、原子等层面已经实现了量子态隐形传输。电影里 “大变活人”在原理上是允许的，但目前还远远做不到。因为科幻电影里人的传送，不仅需要把人的实体部分的大量原子、分子传送，并且严格按照原来的相对位置重新排列起来，更何况重现意识和记忆就更复杂了。
不过，随着科学的发展和技术的进步，也许未来我们还是可以实现人的量子隐形传态，到那时星际旅行就不是梦啦。
四问：“量子大脑”会否威胁人类？
答：所谓量子大脑，其实就是当今正在研制中的量子计算机。未来的量子计算机可能会对人工智能起到极大的帮助。研究发现，人脑中的思维机制与量子叠加、量子纠缠或许存在相似之处。所以也有学者认为，未来可望创造出与人脑一样运行的人工智能机器人。真到这种程度，机器与生物之间的界限已经非常模糊。这目前还只是一种畅想，未来究竟怎样还得拭目以待。
五问：何时才能“飞入寻常百姓家”？
答：量子通信目前已经实现在金融、政务系统等中的使用。要让每个人都用上，乐观的话需要10到15年。这需要对网络基础设施进行改造，还涉及到标准制定。到时候，个人的网上银行、手机支付、信用卡等就再也不怕被盗号，“棱镜门”那样的泄密事件也不会发生了。
而量子计算目前仍然处于基础研究的阶段，前进道路上还面临着巨大的挑战，不知道在二、三十年的时间内能否实现初步应用。一旦取得进展，其意义将是极其重大的。
六问：将带来一个怎样的未来？
答：量子科学和技术其实已经在方方面面影响着我们的日常生活。我们目前正在广为使用的计算机、手机、互联网、时间标准和导航，包括医院里的磁共振成像等等，无一不得益于量子科学和技术。
用发展的眼光看，随着微纳加工、超冷原子量子调控等技术的不断进步，人类将能够制备出越来越复杂、功能越来越强大的各种人造量子系统。例如包括量子计算机芯片在内的各种量子电路；再如可望制备出达到量子极限的能量收集和转换器件，将引发能源变革；也有望大幅提升对时间、位置、重力等物理量超高精度的测量。
总之，量子科学和技术的广泛应用最终将把人类社会带入到量子时代，实现更高的工作效率、更安全的数据通信，以及更方便和更绿色的生活方式。本版文图均据新华社
