量子衛星---墨子號

本年八月中，國家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「墨子號」發射升空。此次發射任務的圓滿成功，標誌著中國空間科學研究又邁出重要一步，將使中國在世界上首次實現衛星和地面之間的量子通訊，構建天地一體化的量子保密通訊與科學實驗體系。

量子衛星主要科學目標是借助衛星平台，進行衛星和地面高速量子金鑰分發實驗，並在此基礎上進行廣域量子金鑰網路實驗，以期在空間量子通訊實用化方面取得重大突破；在空間尺度進行量子糾纏分發和量子隱形傳態實驗，開展空間尺度量子力學完備性檢驗的實驗研究。

量子糾纏是指屬於一個系統中的兩個粒子（一正一反），如果把它們分開了，有一個粒子甲在這裡，另一個粒子乙在非常非常遙遠的地方。如果你對任何一個粒子擾動，那麼瞬間另一個粒子就能知道，就有相應的反應。這種反應是瞬時的，超越了我們的四維時空，不需要等到很久信號傳遞到那邊。這邊一動，那邊不管有多遙遠，立即就知道了，即一個地方發生的事情立即影響到很遠的地方中。換句說話，假若甲方有黑客入侵，乙方另一粒子立即知道而有所防範。這說明，看起來互不相干的、相距遙遠的粒子甲和乙在冥冥之中存在著聯繫；這種聯繫的狀態，稱為量子隱形傳態。它是一種利用分散量子纏結與一些物理訊息的轉換來傳送量子態至任意距離的位置的技術。再用民間傳統做個譬喻，銅鑼灣天橋底有個亞婆用鞋底打小人（甲方），如果她是利用量子隱形傳態，俗語是時辰八字和姓名等等來聯繫乙方，無論他在地球任何地方，都會瞬時感應，外國稱為巫術。

量子通訊的安全性基於上述量子物理的基本原理，單光子的不可分割性和量子態的不可複製性保證了資訊的不可竊聽和不可破解，從原理上確保身份認證、傳輸加密以及數位簽章等的無條件安全，可從根本上、永久性解決資訊安全問題。

使用量子衛星點對點傳輸，可以做到1秒鐘傳送100K金鑰資料；以後提高到1兆或10兆金鑰，這將極大推動量子通訊實用化。

量子衛星的成功發射和在軌運行，將有助於國家在量子通訊技術實用化整體水準上保持和擴大國際領先地位，實現國家資訊安全和資訊技術水準跨越式提升，有望推動中國科學家在量子科學前沿領域取得重大突破，對於推動中國空間科學衛星系列可持續發展具有重大意義。