在高科技賽場上，中國再次讓全世界矚目！
2016年8月16日，我國成功將世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”發(fā)射升空。
2017年1月18日，“墨子號(hào)”又圓滿完成了4個(gè)月的在軌測試任務(wù)，正式交付用戶單位——中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)使用。
▲ 1月18日，相關(guān)單位負(fù)責(zé)人在交付使用證書上簽字
這顆名叫“墨子號(hào)”圓滿通過測試，說明了目前中國在量子通信領(lǐng)域已經(jīng)實(shí)現(xiàn)“彎道超車”。
同時(shí)也意味著，中國將領(lǐng)跑全球首次完成衛(wèi)星和地面之間的量子通信，構(gòu)建一個(gè)天地一體化的量子保密通信與科學(xué)實(shí)驗(yàn)體系。
“墨子號(hào)”是什么衛(wèi)星？和一般衛(wèi)星區(qū)別又在哪？
“墨子號(hào)”是啥衛(wèi)星？你需要知道這幾件事！
1. 這是中國第一顆，也是世界第一顆上天的空間量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星。
2. 由中國完全自主研制。該衛(wèi)星從科學(xué)概念的提出到關(guān)鍵技術(shù)突破，從有效載荷研制到科學(xué)成果的產(chǎn)出，均由中國科學(xué)院量子信息與量子科技前沿卓越創(chuàng)新中心主導(dǎo)完成。
3.“墨子號(hào)”上天的目的： 一是驗(yàn)證量子力學(xué)的有效性，二是發(fā)展量子通信和加密技術(shù)。這是科學(xué)到技術(shù)的一大步。
4. 干啥活？“墨子號(hào)”的主要應(yīng)用目標(biāo)是通過衛(wèi)星和地面站之間的量子密鑰分發(fā)，實(shí)現(xiàn)星地量子保密通信，并通過衛(wèi)星中轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)可覆蓋全球的量子保密通信。
“墨子號(hào)”可以在一千公里外的外太空以10Kbps的速率向地面站分發(fā)量子密鑰，比地面同距離光纖量子通信水平提高了15個(gè)數(shù)量級(jí)以上。
5. 測試結(jié)果：“墨子號(hào)”測試階段性能卓越，超過系統(tǒng)指標(biāo)要求。
在軌測試期間，“墨子號(hào)”全面完成了衛(wèi)星平臺(tái)測試、有效載荷自測試、天地一體化鏈路測試，衛(wèi)星平臺(tái)和有效載荷工作一切正常，成功構(gòu)建了星地單向、星地雙向、地星單向量子信道，系統(tǒng)信道效率、時(shí)間同步精度、跟蹤瞄準(zhǔn)精度均超過系統(tǒng)指標(biāo)要求，可以滿足空間量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)的要求。
和一般衛(wèi)星的區(qū)別又在哪？
我們通常說的科學(xué)衛(wèi)星本質(zhì)上也就是一顆衛(wèi)星。而區(qū)別于其他衛(wèi)星，科學(xué)衛(wèi)星的主要目標(biāo)是做科學(xué)實(shí)驗(yàn)，而之前發(fā)射的衛(wèi)星主要目標(biāo)是為國計(jì)民生或者軍事國防服務(wù)。
科學(xué)衛(wèi)星的研究主題其實(shí)大部分是星空、暗物質(zhì)等等面向宇宙的探索。而量子科學(xué)衛(wèi)星主要的研究問題大概包括：量子糾纏、量子密鑰分發(fā)等幾個(gè)主要的量子問題。
讓我們回想量子力學(xué)，研究的問題實(shí)際上是非常微觀情形的物理學(xué)。而量子糾纏是一種特殊的量子態(tài)，量子糾纏具有一些量子力學(xué)特有，經(jīng)典物理中不存在的物理現(xiàn)象。
比如量子糾纏態(tài)可以破壞貝爾不等式，而任何經(jīng)典態(tài)都是滿足貝爾不等式的。以往的物理學(xué)實(shí)驗(yàn)都是在一個(gè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的量子態(tài)分發(fā)，進(jìn)行量子態(tài)測量驗(yàn)證量子力學(xué)的正確性。
我們知道在不太遠(yuǎn)的距離，量子力學(xué)是成立的。那么，在更大尺度上，比如中國到歐洲這么遠(yuǎn)的距離上量子力學(xué)是不是成立的呢？
量子科學(xué)衛(wèi)星就可以進(jìn)行這樣的實(shí)驗(yàn)，在非常大的尺度上研究量子力學(xué)是不是正確？是不是有什么新的特性。
量子科學(xué)衛(wèi)星進(jìn)行了另外的實(shí)驗(yàn)，包括量子密鑰分發(fā)。
量子密鑰分發(fā)，是一種安全性基于量子力學(xué)的密鑰分發(fā)方式，可以獲得非常高的安全性。但是一般情況下，密鑰可以分發(fā)的距離有限。
通過衛(wèi)星我們可以進(jìn)行更遠(yuǎn)距離的量子密鑰分發(fā)，比如說在衛(wèi)星上進(jìn)行中繼，并且配合地面網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)全球的量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)。
簡單的說，量子科學(xué)衛(wèi)星，量子實(shí)驗(yàn)是由衛(wèi)星上的載荷完成，衛(wèi)星本身和以往的衛(wèi)星沒有什么區(qū)別。量子科學(xué)衛(wèi)星可能驗(yàn)證量子力學(xué)，也可能發(fā)現(xiàn)新的現(xiàn)象。
有多牛？
“墨子號(hào)”從研制過程到成功發(fā)射均引起了社會(huì)上的廣泛關(guān)注和國際學(xué)術(shù)界的高度評(píng)價(jià)。
《華爾街日?qǐng)?bào)》稱，從戈壁沙漠發(fā)射上天的這枚火箭也將驅(qū)使中國站到科學(xué)界一個(gè)最具挑戰(zhàn)性領(lǐng)域的前沿。而這也將讓中國在當(dāng)前這個(gè)網(wǎng)絡(luò)間諜時(shí)代，在防黑客通訊技術(shù)方面獲得一項(xiàng)遙遙領(lǐng)先于其全球競爭對(duì)手的優(yōu)勢。
維也納大學(xué)物理學(xué)家安東·蔡林格說，這顆衛(wèi)星把中國和量子力學(xué)推到了一項(xiàng)重大科技突破的邊緣。“長期來看，它極有可能取代我們當(dāng)今的通訊技術(shù)?！?/span>
荷蘭代爾夫特理工大學(xué)的量子研究人員羅納德·漢松也對(duì)英國《金融時(shí)報(bào)》表示，該項(xiàng)目是“量子科技的里程碑事件”，“通過這次發(fā)射，中國已成為引領(lǐng)全球量子通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的先鋒。”
2016年底，“墨子號(hào)”和人類首次探測到引力波等重大成果共同入選英國《自然》雜志點(diǎn)評(píng)的年度國際重大科學(xué)事件；
“墨子號(hào)”作為唯一誕生于美國本土之外的創(chuàng)新技術(shù)入選《科學(xué)美國人》評(píng)選的2016年度“改變世界的十大創(chuàng)新技術(shù)”；
《華爾街日?qǐng)?bào)》針對(duì)中國科技的高速發(fā)展給出了標(biāo)題為“沉寂了一千年，中國誓回發(fā)明創(chuàng)新之巔”的專題文章，將“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星作為中國創(chuàng)新能力提升的重要標(biāo)志。
會(huì)帶來哪些影響和應(yīng)用前景？
隨著量子衛(wèi)星的發(fā)射升空和下半年“京滬干線”的完工，中國的廣域量子通信體系為率先建成全球化的量子通信衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)奠定了基礎(chǔ)，人類即將實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)衛(wèi)星和地面間的首次量子通信。
“天地一體化”的量子通信網(wǎng)絡(luò)即將鋪就，歷經(jīng) 30 余年的量子信息研究也將步入深化應(yīng)用的時(shí)代。
未來，量子通信不僅僅只是一種全新的加密通信手段，它將成為新一代信息網(wǎng)絡(luò)安全解決方案的關(guān)鍵技術(shù)和日益普遍的電子服務(wù)的安全基石，成為保障未來信息社會(huì)可信行為的重要基礎(chǔ)之一。
也許就在不遠(yuǎn)的將來，量子通信技術(shù)將如同手機(jī)、電腦一般，走入尋常百姓家。
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