中國完成首顆“量子科學實驗衞星”關鍵部件研製

“量子科學實驗衞星”工程常務副總師、中科院上海分院副院長王建宇近日在“量子信息、量子計算和量子測量學科發展戰略院士論壇”上透露，由中國科學家完全自主研發的世界首顆“量子科學實驗衞星”現已完成關鍵部件的研製與交付，衞星有望先於歐美在2016年左右發射，在軌設計壽命為2年。

“量子科學實驗衞星”是中科院空間科學戰略性先導科技專項中首批確定的五顆科學實驗衞星之一，旨在建立衞星與地面間遠距離量子科學實驗平台，並在此平台上完成多項大尺度量子科學實驗。該項目啓動於2011年，由中科院院士、中國量子科學研究的領軍人物潘建偉團隊牽頭實施。

專家們認為，“量子科學實驗衞星”關鍵部件的成功研製，不僅是中國保密通信領域“殺手鐧”技術研發的重大突破，實現了從跟隨創新到引領創新、從集成創新到原始創新的跨越，同時也是世界量子通信技術的重要創新，它有望將人類科技發展史上“最安全的通信手段”具備覆蓋全球的能力。

量子是最小的、不可再分割的能量單位。在微觀世界裏，有共同來源的兩個量子之間存在着“糾纏”關係，無論二者相距多遠，只要其中一個量子狀態發生變化，另一個量子就能立即“感應”，並做出相應變化。利用量子的這種“糾纏”效應進行信息傳遞的新型通信方式就叫量子通信。

在保密通信領域，量子通信以絕對安全、超大信息容量、超高通信速率、超遠距離傳輸等特點，被全球科技界、產業界視為繼微電子信息之後，極有可能引發軍事、經濟、社會領域又一次重大革命的關鍵技術。它同時也是迄今為止唯一被嚴格證明是“無條件安全”的通信方式，可以從根本上解決國防、金融、政務、商業等領域的信息安全問題。

目前，量子通信已逐步從理論走向實驗，並向實用化發展邁進，世界主要國家紛紛將其作為戰略項目。如果將全球量子通信技術攻關比做一場長跑競賽，那麼，中國的起步並不是最早的。但是，經過科學家們孜孜不倦地努力，目前中國已成功實現“逆襲”，躋身“第一方陣”，牢牢掌握着具有世界領先水平的尖端技術。

國際權威學術期刊《自然》曾評論:在量子通信領域，中國用了不到十年的時間，由一個不起眼的國家發展成為現在的世界勁旅;中國或將先於歐洲和北美髮射“量子科學實驗衞星”，建立首個全球量子通信網絡。

如今，中國距離這一預言的實現已越來越近……

潘建偉説，量子通信的關鍵要素是“量子密鑰”，它用具有量子態的物質作為密碼，一旦被截獲或者被測量，其自身狀態就會立刻發生改變。截獲量子密鑰的人只能得到無效信息，而信息的合法接收者則可以從量子態的改變中得知量子密鑰曾被截取過。將量子密鑰應用於量子通信中，就是量子保密通信。與傳統通話方式相比，量子保密通信採用的是“一次一密”的工作機制，通話期間，密碼機每分每秒都在產生密碼，一旦通話結束，這串密碼就會立即失效，且下次通話不會重複使用。

王建宇説，目前科學界普遍認為，通過衞星中轉的方式進行遠距離量子通信是實現全球範圍內保密通信的最佳方法。而此次中國研製“量子科學實驗衞星”的主要目的正是旨在開展衞星與地面之間絕對安全的高速量子密鑰分發實驗，通過高精度的捕獲和跟瞄系統，建立超遠距離的量子信道，並在此基礎上進行廣域量子通信網絡的演示。這將是國際上首次星地間量子通信實驗。

記者瞭解到，除研製一顆“量子科學實驗衞星”外，整個工程還將研製生產一發長征二號丁運載火箭，並將衞星發射至預定軌道。同時，工程還將建設4個量子通信地面站和1個空間量子隱形傳態實驗站，以此形成天地一體化的量子通信實驗系統，這將為確保中國網絡通信安全、國家安全作出重大現實貢獻。