全球首颗量子卫星“墨子号”揭秘

都可以实现安全的通讯，即可实现组网；第二类相当于把量子实验室搬到太空，在空间尺度检验量子理论；第三类是实现卫星和地面千公里量级的量子态隐形传输。

　　天地量子科学实验非常复杂，对天地实验设备的要求也异乎寻常的高。潘建伟坦言，卫星研制过程中，最困难的环节就是有效载荷，"攻克了许多技术难题才拿下"。比如量子纠缠源，它只有机顶盒的大小，作用却非常关键，它能够产生纠缠光，这是量子卫星在空中做各种实验的源头。平时实验室里纠缠源的体积非常巨大，研究人员不仅把它做到了小型化，还通过一系列的创新让它实现了满足空间环境要求，在国际上是首次实现。

　　量子卫星系统总师朱振才介绍，量子卫星飞行中，携带的两个激光器要分别瞄准两个相距上千公里的地面站，向左向右同时传输量子密钥，且卫星上的光轴和地面望远镜的光轴要始终精确对准，就好比卫星上的"针尖"对地面上的"麦芒"。

　　科研团队进行了各种实验，考验超远距离"移动瞄靶"能力，最终突破了星地光路对准等关键技术，通过平台和载荷两级控制的方式，对准精度可以达到普通卫星的10倍。

　　"激光器一站对一站有人做过，但一颗卫星对准两个地面站国际上还从来没有过。如果成功的话，在国际上也是首次实现这么高精度的跟踪和地面站配合。"中科院国家空间科学中心主任吴季说。

　　量子及其特性是什么？

　　量子究竟是什么？被称为世纪"幽灵"的量子又有哪些匪夷所思的特性呢？

　　我们知道构成物质的最小单元是基本粒子，而量子就是质量、体积、能量等各种物理量的最小单元，而且它也要以某种粒子状态存在。我们看到的光，其实是以光子为单位一份一份地变化的。我们大可以打开脑洞，想象一下，我们一举手投足间，一个呼吸，就有上万亿的量子在移动。

　　最早，量子是被一个叫普朗克的德国物理学家在1900年提出来的，后来陆陆续续经过许多科学家的努力，其中也包括大名鼎鼎的爱因斯坦，量子科学体系不断完善。

　　量子有两个堪称神奇的绝技，就是"分身术"和"远程心灵感应"。量子的"分身术"也叫量子叠加，就是一个量子可以同时存在好几种状态。那么"分身术"干嘛用呢？首先一个应用就是帮我们的计算机实现并行计算。这能力有多强？举个例子，如果我们分解一个300位的大数，用现在的计算机，需要15万年，用量子的"分身术"帮我们并行运算，只要一秒钟就可以算出来。

　　"远程心灵感应"即为量子纠缠，研究量子纠缠量子力学中最神秘的就是 叠加态，而"量子纠缠"正是多粒子的一种叠加态。这或许是未来的通信黑科技，为保不被时代抛弃，你最好现在就学习一下什么叫量子纠缠——

　　以双粒子为例，一个粒子A可以处于某个物理量的叠加态，能够用一个量子比特来表示，同时另一个粒子B也可以处于叠加态。当两个粒子发生纠缠，就会形成一个双粒子的叠加态，也就是 纠缠态。例如，有一种纠缠态就是， 无论两个粒子相隔多远，只要没有外界干扰，当A粒子处于0态时，B粒子一定处于1态；反之，当A粒子处于1态时，B粒子一定处于0态。

　　如果用薛定谔的猫做比喻，即A和B两只猫如果形成上面的纠缠态：

　　那么无论两只猫相距多远，即便在宇宙的两端，当A猫是"死"的时候，B猫必然是"活"；当A猫是"活"的时候，B猫一定是"死"。

　　量子通讯为啥不可窃听？

　　本文综合新华网、果壳网、央视网报道