在安徽创新馆拍摄的“墨子号”量子卫星模型（资料照片）。新华社记者 刘军喜 摄

人类一直向往插上翅膀飞向太空，探索宇宙的奥秘。自古以来，中国人在探索浩瀚宇宙进程中一直不懈努力。近年来，中国科学技术大学科研团队勇攀空间量子信息科技高峰，取得了一系列全球瞩目的成果。

全球首颗量子科学实验卫星

潘建伟团队早在2003年就提出了利用卫星实现远距离量子纠缠分发的方案，随后于2005年在国际上首次实现了水平距离13公里（大于大气层垂直厚度）的自由空间双向量子纠缠分发。2010年，该团队又在国际上首次实现了基于量子纠缠分发的16公里量子态隐形传输。2011年底，中科院战略性先导科技专项“量子科学实验卫星”正式立项。2012年，潘建伟领导的中科院联合研究团队在青海湖实现了首个百公里的双向量子纠缠分发和量子隐形传态，充分验证了利用卫星实现量子通信的可行性。随后，该团队经过艰苦攻关，克服种种困难，最终研制成功了“墨子号”量子科学实验卫星。

2016年8月16日1时40分，我国在酒泉卫星发射中心用运载火箭将“墨子号”卫星发射升空。“墨子号”先在火箭强大推力的作用下加速上升，到达预定轨道后与火箭成功分离，绕地球做圆周运动，成为世界首颗量子科学实验卫星。

升空之后，“墨子号”配合多个地面站，在国际上率先实现星地高速量子密钥分发、星地双向量子纠缠分发及空间尺度量子非定域性检验、地星量子隐形传态以及探索广域量子密钥组网等实验。

“墨子号”以中国古代科学家墨子的名字命名。墨子最早提出光沿直线传播，设计了小孔成像实验，“墨子号”的命名又一次提升了中华民族的文化自信。

4月25日，在中国科学技术大学中科院量子信息与量子科技创新研究院多光子纠缠研究室，科研人员调试干涉仪线路（资料照片）。 本报记者 徐旻昊 摄

走在世界前列的量子通信

量子通信基于量子物理学的基本原理，克服了经典加密技术内在的安全隐患，是迄今为止唯一被严格证明是无条件安全的通信方式，可以从根本上解决国防、金融、政务、商业等领域的信息安全问题。目前，基于光纤的城域和城际量子通信技术正在走向实用化和产业化，我国在这方面已经走在了世界前列。

“墨子号”正是在这种大背景下应运而生。“墨子号”是中科院空间科学战略性先导科技专项中首批确定的5颗科学实验卫星之一。在潘建伟看来，如果说地面量子通信构建了一张连接每个城市、每个信息传输点的“网”，那么“墨子号”就像一杆将这张网射向太空的“标枪”，“天地网”织就后，海量信息将实现无条件安全。

“墨子号”研制过程中，攻克了许多技术难题。比如量子纠缠源，虽然只有机顶盒大小，作用却非常关键，是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大，研究人员不仅实现了小型化，还通过一系列创新让它满足空间环境要求。此外，“墨子号”对精准控制的要求也前所未有地高。“墨子号”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”。

在5月21日开幕的第12届中国中部投资贸易博览会上，安徽展区工作人员介绍本源量子研发的量子计算学习机（资料照片）。 本报记者 徐旻昊 摄

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天地一体化广域量子通信网初现

近年来，我国在量子通信领域取得了显著的成就，“墨子号”作为我国在量子通信领域里的主要系统，一直承担着中流砥柱的作用。“墨子号”自上天以来，不仅实现“千公里级”的星地双向量子纠缠分发，打破此前国际上保持多年的“百公里级”纪录，而且在国际上第一次成功实现“千公里级”的星地双向量子通信，提前完成预先设定的量子纠缠分发、量子密钥分发、量子隐形传态三大科学任务，并且结合“京沪干线”首次成功实现洲际量子保密通信。

在不断地自我超越的基础上，今年1月7日，中国科学技术大学宣布，中国科研团队成功实现了跨越4600公里的星地量子密钥分发，标志着我国已构建出天地一体化广域量子通信网雏形，证明了广域量子保密通信技术在实际应用中的条件已初步成熟，为未来实现覆盖全球的量子保密通信网络奠定了科学与技术基础。

先人的智慧和当今的科技在“墨子号”上交相辉映，灿烂的中华文明再次在太空闪耀出骄人的光芒。据科学家透露，在不久的将来，还会有“墨子二号”“墨子三号”等陆续上天。未来，一个由几十颗量子卫星组成的璀璨星群，将与地面量子通信干线携手，支撑起天地一体化的量子通信网。到2030年，中国力争率先建成全球化的广域量子保密通信网络。(本报记者　陈婉婉)

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