2016年8月16日1時40分，我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)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(wèi)星“墨子號”發(fā)射升空。這將使我國在世界上首次實現(xiàn)衛(wèi)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(wèi)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(tài)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(shù)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。
　　量子衛(wèi)星2011年12月立項，是中科院空間科學先導專項首批科學實驗衛(wèi)星之一。其主要科學目標一是進行星地高速量子密鑰分發(fā)實驗，并在此基礎上進行廣域量子密鑰網(wǎng)絡實驗，以期在空間量子通信實用化方面取得重大突破；二是在空間尺度進行量子糾纏分發(fā)和量子隱形傳態(tài)實驗，在空間尺度驗證量子力學理論。
　　工程還建設了包括南山、德令哈、興隆、麗江4個量子通信地面站和阿里量子隱形傳態(tài)實驗站在內(nèi)的地面科學應用系統(tǒng)，與量子衛(wèi)星共同構成天地一體化量子科學實驗系統(tǒng)。
　　潘建偉表示，我國自主研發(fā)的量子衛(wèi)星突破了一系列關鍵技術，包括高精度跟瞄、星地偏振態(tài)保持與基矢校正、星載量子糾纏源等。量子衛(wèi)星的成功發(fā)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(xiàn)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(wèi)星系列可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。
　　本次任務還搭載發(fā)射了中科院研制的稀薄大氣科學實驗衛(wèi)星和西班牙科學實驗小衛(wèi)星。量子衛(wèi)星發(fā)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(wèi)星工程由中科院國家空間科學中心抓總負責；中國科學技術大學負責科學目標的提出和科學應用系統(tǒng)的研制；中科院上海微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院抓總研制衛(wèi)星系統(tǒng)，中科院上海技術物理研究所聯(lián)合中科大研制有效載荷分系統(tǒng)；中科院國家空間科學中心牽頭負責地面支撐系統(tǒng)研制、建設和運行；對地觀測與數(shù)字地球科學中心等單位參加。
　　據(jù)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(fā)射是長征系列運載火箭的第234次飛行。

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　　2016年8月16日凌晨，酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，一枚長征二號丁運載火箭噴出閃亮的火舌，發(fā)出震耳欲聾的轟鳴，從發(fā)射塔架上緩緩升起，旋即一飛沖天。這是長征二號丁火箭的第29次發(fā)射，與以往的28次發(fā)射并無不同，成功將它運載的人造衛(wèi)星送入了預定軌道。
　　不同的是，這是一顆“量子通訊衛(wèi)星”。這是啥？它有啥意義？有5件小事你需要知道。

　　1、這是中國第一顆，也是世界第一顆上天的量子衛(wèi)星
　　這個不細講了，意義你們都懂。
　　2、在量子通訊領域，中國一直走在世界的前面
　　在墨子號發(fā)射之前，中國就已經(jīng)走在量子通訊的前沿了。
　　中國科學技術大學的潘建偉團隊，在合肥市實現(xiàn)了國際上首個所有節(jié)點都互通的量子保密通信網(wǎng)絡，后來又利用該成果為60周年國慶閱兵關鍵節(jié)點間構建了“量子通信熱線”。
　　然而，發(fā)展量子通信技術的終極目標，是構建廣域乃至全球范圍內(nèi)絕對安全的量子通信網(wǎng)絡體系。而想建設覆蓋全球的量子通信網(wǎng)絡，必需依賴多顆量子通信衛(wèi)星。“墨子號”量子科學實驗衛(wèi)星，就是未來一系列量子通信衛(wèi)星的探路者。 　　這顆衛(wèi)星，讓我們的優(yōu)勢擴大了。

　　3、這是科學到技術的一大步
　　墨子號上天的目的，一是驗證量子力學的有效性，二是發(fā)展量子通信和加密技術。對于第一個目的，美國麻省理工學院物理學教授Vladan Vuletic是這樣評價的：“我并不指望衛(wèi)星實驗能夠教給我們?nèi)魏挝覀兩胁涣私獾牧孔恿W和有關量子奇特性質的知識。然而，量子科學實驗衛(wèi)星項目卻有著非常重大的意義，它將會把科學轉變?yōu)榧夹g：如果實驗成功，它將有可能建立比經(jīng)典物理學更強有力的地面系統(tǒng)與空間系統(tǒng)鏈接。然后，這種鏈接可以在實際上用于安全的信息交流。因此，愛因斯坦用來反對量子物理學的比喻，最終成了一種交流工具，這將是一個非常激動人心的進展。” 　　?“墨子號”量子科學實驗衛(wèi)星只是一個開始。量子科學實驗衛(wèi)星科學應用系統(tǒng)總師兼衛(wèi)星系統(tǒng)副總師、中國科大微尺度物質科學國家實驗室研究員彭承志表示：從長遠來看，“要實現(xiàn)全球化量子通信，還需要長期的努力，特別是需要多顆衛(wèi)星的組網(wǎng)。”
　　這條征途沒有盡頭。好在，我們走在世界的前列。

　　4、墨子號上去干啥？任務之一：研究量子糾纏
　　量子力學中最神秘的就是疊加態(tài)，而“量子糾纏”正是多粒子的一種疊加態(tài)。這或許是未來的通信黑科技，為保不被時代拋棄，你最好現(xiàn)在就學習一下什么叫量子糾纏——
　　以雙粒子為例，一個粒子A可以處于某個物理量的疊加態(tài)，能夠用一個量子比特來表示，同時另一個粒子B也可以處于疊加態(tài)。當兩個粒子發(fā)生糾纏，就會形成一個雙粒子的疊加態(tài)，也就是糾纏態(tài)。例如，有一種糾纏態(tài)就是，無論兩個粒子相隔多遠，只要沒有外界干擾，當A粒子處于0態(tài)時，B粒子一定處于1態(tài)；反之，當A粒子處于1態(tài)時，B粒子一定處于0態(tài)。
　　如果用薛定諤的貓做比喻，即A和B兩只貓如果形成上面的糾纏態(tài)： 　　?那么無論兩只貓相距多遠，即便在宇宙的兩端，當A貓是“死”的時候，B貓必然是“活”；當A貓是“活”的時候，B貓一定是“死”。 　　?找一個和你超級合拍的小伙伴，穿上相反的顏色，在派對上里分頭行動。假如沒人搭理（觀測）你們，就盡情放松；但只要有人和你交流，一定要和你的小伙伴協(xié)調一致：ta朝左旋，你就朝右；ta揮右手，你就揮左手。——這就是你和ta的量子糾纏。今年萬圣節(jié)一定要試試看。
　　這種跨越空間瞬間影響雙方的量子糾纏，曾經(jīng)被愛因斯坦嘲笑為“遠距離鬧鬼”(spooky action at a distance)。
　　現(xiàn)在，一系列地面實驗已經(jīng)證明，當年被大佬們不屑一顧的“遠距離鬧鬼”真的存在。那么在空天領域，它是否也成立呢？墨子號上天，就將對這個方向進行驗證。
　　這將是對量子力學完備性的檢驗，這是我們的野心。
　　而另一個任務則務實的多， 那就是發(fā)明一套不可竊聽的通信方式——利用量子的特性：

　　5、量子通訊為啥不可竊聽？因為竊聽會改變信息本身
　　這個問題有點復雜，讓我們看一則漫畫，@松鼠會Sheldon 是這樣解釋的：