中國成功發射世界首顆量子衛星「墨子號」

北京時間2016年8月16日01時40分，中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發射升空。

作為中科院空間科學戰略性先導專項首批科學衛星之一，量子科學實驗衛星將在國際首次開展星地高速量子密鑰分發、空間尺度的量子隱形傳態等多項實驗。

世界首顆量子科學實驗衛星「墨子號」發射現場

據中科院消息，該顆量子科學實驗衛星被命名為「墨子號」。「關於這顆衛星的命名，我們考慮了好久。」量子科學實驗衛星首席科學家潘建偉院士說，最終命名為墨子，緣起於已故著名教育家、中國科學技術大學老教授錢臨照。據悉，錢臨照早年對墨家經典著作《墨經》有過深入研究，發現其中有不少與現代科學知識相通的記載，比如墨子在《墨經》中提出的「光學八條」。

世界首顆量子衛星「墨子號」

「墨家邏輯是全球三大古老邏輯體系之一，而邏輯體系是科學的基礎。」潘建偉說，墨子在兩千多年前就發現了光線沿直線傳播，並設計了小孔成像實驗，奠定了光通信、量子通信的基礎。「就像國外有伽利略衛星、開普勒望遠鏡一樣，以中國古代偉大科學先賢的名字來命名全球首顆量子衛星，將提升我國的文化自信。」他說。

據悉，「墨子號」經過5年的研製，2016年開始與運載火箭對接，衛星高1.7米，重量為640公斤。其搭載有量子密鑰通信機、量子糾纏發射機、量子糾纏源、量子試驗控制與處理機等有效載荷，具備兩套獨立的有效載荷指向機構，通過姿控指向系統協同控制，可與地面上相距千公里量級的兩處光學站同時建立量子光鏈路。

其中最重要的一個載荷叫糾纏源，它只有機頂盒的大小，但是作用卻非常關鍵，因為它能夠產生糾纏光，這也是衛星在空中做各種量子實驗的源頭，平時實驗室里糾纏源的體積非常巨大，但是，中國研究人員把它做到了小型化，讓它實現了滿足這種空間的環境要求，這一點為國際首創。

中國成功研製世界首顆量子衛星「墨子號」

中科院提供的信息顯示，量子衛星的壽命為兩年時間，將完成四大任務：星地高速量子密鑰分發實驗，廣域量子通信網路實驗，星地量子糾纏分發實驗和地星量子隱形傳態實驗。

英媒稱，中國發射世界首顆「量子衛星」，將有助於建立一個極其安全的全球通信網路。英國《每日郵報》網站8月3日報道稱，這個重達1,300磅（約合590千克）的航天器中，含有一塊能夠產生糾纏光子對的晶體，這些光子對將被發射到中國和奧地利的地面衛星接收站中，從而形成一個「密鑰」。

什麼是量子？

此外，此次實驗還涉及合肥中心和烏魯木齊南山、河北興隆、青海德令哈、雲南麗江和西藏阿里站五個台站。其中北京的興隆站、新疆的南山站、青海的德令哈站和雲南的麗江站，是四個量子通信地面站，主要參與量子密鑰分發和量子糾纏分發這兩大項實驗。南山和德令哈的1.2米口徑望遠鏡和改造后的興隆、麗江米級望遠鏡是核心部分。位於西藏的阿里站則主要配合衛星一起參與第三項量子科學實驗——量子隱形傳態。

據《自然》雜誌報道，如果這一為期兩年的研究任務的初期實驗能夠獲得成功，那麼可能很快就會再發射多顆衛星。中國研究人員正在努力證明粒子即使相距極遠——該研究的實驗距離約為750英里（約合1,200公里）——也能保持糾纏。

此前為證明量子通信所做的研究顯示，這一距離最長為超過180英里。現在科學家們希望，太空中的光子傳播能夠將這一距離變得更長。《自然》雜誌解釋道，通過空氣和光纖時，光子會被分散或吸收，這給脆弱的量子態的保持帶來了挑戰，但光子在太空中的傳播卻更平順。

酒泉衛星發射中心，星罩組合體吊裝與運載火箭對接

報道稱，實現此等距離的量子通信將使建立安全的全球通信網路成為可能，通信雙方能夠使用一個共享的密鑰進行交流。在量子物理學中，糾纏粒子即使相隔極遠，也會保持相互連接。因此，其中一個粒子的動作會影響另一個粒子的行為。如果某個人試圖在一端竊聽，那麼另一端就能檢測到這種通信干擾。

報道稱，該研究任務為期兩年。在此期間，中國研究人員將進行貝爾測試，以證明在這樣一種超遠距離下，糾纏依然存在。此外，據英國《自然》周刊報道，中國人還將嘗試「隱形傳送」量子態，即在一個新位置重建某個光子的量子態。

此後，中國還將陸續發射衛星，建成全球第一個實現衛星和地面之間量子通信的國家。2016年下半年，京滬量子通信幹道也將建成，屆時中國將初步形成廣域量子通信體系。按照規劃，到2020年，中國將實現亞洲與歐洲的洲際量子密鑰分發；到2030年左右，中國將建成全球化的廣域量子通信網路。屆時，世界上第一封不可被竊聽、破譯的密信將會誕生。

酒泉衛星發射中心，星罩組合體正在轉運至發射塔架

此外，此次實驗還涉及合肥中心和烏魯木齊南山、河北興隆、青海德令哈、雲南麗江和西藏阿里站五個台站。其中北京的興隆站、新疆的南山站、青海的德令哈站和雲南的麗江站，是四個量子通信地面站，主要參與量子密鑰分發和量子糾纏分發這兩大項實驗。南山和德令哈的1.2米口徑望遠鏡和改造后的興隆、麗江米級望遠鏡是核心部分。位於西藏的阿里站則主要配合衛星一起參與第三項量子科學實驗——量子隱形傳態。

據《自然》雜誌報道，如果這一為期兩年的研究任務的初期實驗能夠獲得成功，那麼可能很快就會再發射多顆衛星。中國研究人員正在努力證明粒子即使相距極遠——該研究的實驗距離約為750英里（約合1,200公里）——也能保持糾纏。

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