8月16日1时40分，世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”成功在酒泉卫星发射中心发射升空。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。
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发射升空。(新华社记者金立旺/摄)
“墨子号”量子卫星有何本事?
近年来，量子信息科学成为物理学和信息科学领域最活跃的研究前沿之一。利用量子调控技术，能够用一种革命性的方式对信息进行编码、存储、传输和操纵，在确保信息安全、提高运算速度、提升测量精度等方面突破经典信息技术的瓶颈。
量子科学实验卫星工程首席科学家潘建伟介绍说，“墨子号”量子卫星的主要科学目标是借助卫星平台，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。同时，在空间尺度进行量子纠缠分发和量子隐形传态实验，开展空间尺度量子力学完备性检验的实验研究。
“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。它可以从根本上保障信息安全、保护全人类的隐私。”潘建伟说，量子通信的实用化和产业化成为欧盟、美国、日本等争相追逐的目标。
由我国自主研发的这颗量子卫星突破了一系列高新技术，如高精度跟瞄、星地偏振态保持与基矢校正、星载量子纠缠源等工程级关键技术，卫星设计寿命为两年。同时还建设了以4个量子通信地面站和1个量子隐形传态实验站为核心的天地一体化量子科学实验系统。
据介绍，“墨子号”量子卫星升天后，将结合我国地面即将建成的“京沪干线”千公里级广域量子通信骨干网络，初步构建我国空地一体的广域量子通信体系，为率先建成全球化的量子通信网络奠定基础。
继“量子科学实验卫星”项目之后，我国还将计划开展空间站“量子调控与光传输研究”项目。该项目将研究星间量子通信技术、全天时量子通信技术等，同时进行量子密钥组网应用、多种技术体制的空间激光通信验证、量子密钥分发与激光通信复合的加密信息传输系统等应用研究，为下一步的卫星组网奠定技术基础。
科学应用系统地理分布(资料图片)
量子通信如何做到绝对安全?
“墨子号”量子卫星的设计寿命为两年，潘建伟为这颗第一个踏入太空的量子卫星布置了一系列“作业”，比如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等等。这颗量子卫星的科学目标将如何进行无条件安全通信呢?
从广义角度上，量子通信是指利用量子比特作为信息载体来传输信息的通信技术。量子通信内涵很广泛，量子隐形传态、量子保密通信、量子密集编码等都属于量子通信领域。但由于量子保密通信是目前最接近实用化的量子信息技术，也是人类目前掌握的唯一的无条件安全密码技术，因此，我们日常提到量子通信时常常特指量子保密通信。
在量子通信过程中，发送方和接收方采用单光子的状态作为信息载体来建立密钥。通常来说，窃听者可能用三种方法进行窃听：
第一种方法是将单光子分割成两部分，让其中一部分继续传送，而对另一部分进行状态测量获取密钥信息。但由于单光子不可分割，因此这是不可能的。
第二种可能的方法是窃听者希望截取单光子后，测量其状态，然后根据测量结果发送一个新光子给接收方。但由于窃听者不能精确地对光子的状态进行测量，所以发送给接收方的光子的状态与其原始状态会存在偏差。这样，发送方和接收方可以利用这个偏差来探测到窃听者对光子的测量扰动，从而检验他们之间所建立的密钥的安全性。
第三种可能的方法是窃听者截取单光子后，通过复制单光子的状态来窃取信息。但按照量子不可克隆原理，未知的量子态不可能被精确复制。
因此，无论是现在还是将来，无论破译者掌握了多么先进的窃听技术、多强大的破译能力，只要量子力学规律成立，由量子通信建立起的秘密就无法被破解。
量子通信系统的问世，重新点燃了建造“绝对安全”通信系统的希望，通向“绝对安全通信”这个千百年来人类梦想大道的入口。得益于这种“绝对安全”，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。因此，量子通信被视为是保障未来信息社会通信安全的重要技术基础，成为世界主要发达国家优先发展的科技和产业高地。（中国数字科技馆 吴劲珉 综合报道)
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