量子卫星成功发射：量子通信的里程碑

我国于16日1时40分左右成功发射了世界首颗量子科学实验卫星"墨子号"，它成功入轨后的各项实验必将推动量子通信的发展。"量子通信是目前最安全的一种技术，它是以量子力学原理为基础的，通过技术手段也不可能窃取破译。"中科院量子信息与量子科技前沿卓越创新中心、中国科技大学上海研究院副研究员张文卓告诉《第一财经日报》记者。

"墨子号"的一大任务就是要建立从卫星到地面的量子密钥分发，设置地面和卫星之间的一个超远距离的量子通道高精度采集的协助、跟踪和瞄准系统，进行量子卫星和地面站点之间的密钥分配，并进行无条件安全的量子通信实验。

在量子保密通信中，由于量子具有不可分割、不可克隆和测不准的特性，所以一旦存在窃听就必然会被发送者察觉并规避。目前金融、政务系统已开始使用量子通信。

"量子卫星将让中国在防御黑客方面走在世界前列。"美国《华尔街日报》16日发表评论说。

张文卓还向本报记者独家透露："未来我们计划在中国空间站上部署量子通信技术。"

领跑量子通信

"‘墨子号’的发射是一个自信‘星’！"在酒泉观摩完整个发射过程后，中国科学院上海微系统与信息技术研究所超导实验室副主任、上海赋同科技有限公司总经理尤立星博士有些感慨。

在尤立星看来，国内研究团队尽管在量子通信技术方面起步较晚，但是发展非常之快，工作节奏和团队执行能力相较国外研发团队都要快很多，加之国家相关部门和中科院的大力支持，使得国内的量子通信技术走在世界前沿，"量子卫星是量子通信技术全球化必不可少的环节。"

张文卓也很激动，"虽然与其他火箭发射没啥区别，但是这里面凝聚了团队里一百多人的心血。为这一刻，他们等了十多年。"

究竟什么是量子通信技术？在长篇科幻小说《三体》中，人类在外星人的帮助下才实现量子通信，让太空飞船与地球实时通信。但《三体》中的智子实属作者的科幻想象，真实的量子通信并不是用来传递加密后的信息，而是应用于量子密钥分发。

"量子通信的核心并非改变通信或者加密方式本身，而是提供一个更加安全的密钥传输方式。"尤立星向本报记者解释道。

事实上，"墨子号"将分发中国和欧洲中继站之间的量子加密的密钥，若一切顺利，可使身处不同大洲的当事人拥有前所未有的通信安全水平。此外，"墨子号"的成功发射也意味着中国已成为首个构建天地一体化量子保密通信和科学实验体系的国家，由中国布局的量子通讯网络即将横跨两个大洲，实现卫星和地面之间的量子通信。

张文卓表示，量子通信卫星是在不同的空间使用同一个系统的工作原理，利用高速相干激光将两个不同大洲的基站进行连接。如果此次发射的中国量子通信卫星实验成功，那么"墨子号"将是人类历史上的首创，也是世界上第一个实现跨大陆量子密钥分配的网络。

"仅仅发射一颗卫星是不够的，只有形成星座才能建构起网络，未来肯定还要发很多颗卫星。"张文卓说。

"墨子号"将进行3个月左右的在轨测试，然后转入在轨运行阶段。其间将开展三大类实验。第一类是进行卫星和地面之间的量子密钥分发，实现天地之间的安全通信，如果4个地面站任何两两之间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。

"首批研究数据有望在今年年底前采集完毕。"张文卓说，"第一颗卫星很重要，将会证明我们的研究方向是否可行，比如量子密钥的生成只有达到一定的速度才有实际应用价值。"

无条件保密

通常而言，信息的加密需要使用一连串数字组成的密钥确保安全，但在传输过程中若被窃听就可能被破译。而量子密钥具有不可克隆的特质，基于量子力学的测不准原理，如果密钥在传输过程中遭遇窃听，收发双方就会知道，从而放弃使用不安全的密钥。

目前在中国、欧洲和美国，基于光纤的量子密钥分配网络已经大规模应用，量子力学通信理论上就是用来替代现代的光纤通信，进一步提高安全性。

"就量子信息产业研究而言，量子通信在地面已经做过很多次实验，相对比较成熟，但在太空中实现量子通信很少，难点在于要实现远距离的跟踪和瞄准并克服大气扰动。"尤立星表示。

张文卓表示，量子通信中的信号传播载体都是单个的光子，不能被放大，在大气或光纤中传播，光信号会衰减。传输到100多公里的时候，信号就基本衰竭，所以量子通信的距离受到很大限制，要想传得更远，就需要不断建立中继站。而发射量子卫星，