中國發射全球首顆量子科學衞星“墨子號”將驗證量子力學理論
據新華社報道,2016年8月16日1時40分,我國在酒泉衞星發射中心用長征二號丁運載火箭成功將世界首顆量子科學實驗衞星“墨子號”發射升空。此次發射任務的圓滿成功,標誌着中國空間科學研究又邁出重要一步,將使我國在世界上首次實現衞星和地面之間的量子通信,構建天地一體化的量子保密通信與科學實驗體系。


2016年8月16日1時40分,我國在酒泉衞星發射中心用長征二號丁運載火箭成功將世界首顆量子科學實驗衞星(簡稱“量子衞星”)發射升空。此次發射任 務的圓滿成功,標誌着我國空間科學研究又邁出重要一步。量子衞星是中國科學院空間科學先導專項首批科學實驗衞星之一,其主要科學目標是藉助衞星平台,進行 星地高速量子密鑰分發實驗,並在此基礎上進行廣域量子密鑰網絡實驗,以期在空間量子通信實用化方面取得重大突破;在空間尺度進行量子糾纏分發和量子隱形傳 態實驗,開展空間尺度量子力學完備性檢驗的實驗研究。
量子衞星首席科學家潘建偉院士介紹,量子通信的安全性基於量子物理基本原理,單光子的不可分割性和量子態的不可複製性保證了信息的不可竊聽和不可破解,從原理上確保身份認證、傳輸加密以及數字簽名等的無條件安全,可從根本上、永久性解決信息安全問題。
量子衞星2011年12月立項,是中科院空間科學先導專項首批科學實驗衞星之一。其主要科學目標一是進行星地高速量子密鑰分發實驗,並在此基礎上進行廣域量子密鑰網絡實驗,以期在空間量子通信實用化方面取得重大突破;二是在空間尺度進行量子糾纏分發和量子隱形傳態實驗,在空間尺度驗證量子力學理論。

在812所進行磁測試的量子衞星(2014年12月2日攝)。新華社發(中科院微小衞星創新研究院供圖)

在酒泉衞星發射中心,衞星在安裝星箭分離解鎖機構(2016年8月4日攝)。
潘建偉介紹:“使用量子衞星,點對點傳輸,可以做到1秒鐘傳送100K密鑰數據;以後提高到1兆或10兆密鑰,這將極大推動量子通信實用化。”
他同時展望説,如果經過5年努力,可以得到量子衞星“星座”。“像北斗一樣,很多顆量子衞星在空中,將改變我們在信息安全上非常被動的局面。”
中國科學技術大學2015年首次在世界上實現光子多項信息的隱形傳態,科學家將之形象比喻為:一瞬間,合肥的孫悟空崩潰了,北京出現一隻具備孫悟空身高和體重的猴子。此次,該項目將試圖讓“孫悟空”在太空與地面之間瞬移。
除此以外,“墨子號”還將搭載第二代激光實驗系統,用新方法實現更高的信息傳遞速率。
工程還建設了包括南山、德令哈、興隆、麗江4個量子通信地面站和阿里量子隱形傳態實驗站在內的地面科學應用系統,與量子衞星共同構成天地一體化量子科學實驗系統。

潘建偉表示,我國自主研發的量子衞星突破了一系列關鍵技術,包括高精度跟瞄、星地偏振態保持與基矢校正、星載量子糾纏源等,衞星設計壽命為兩年。
量子衞星的成功發射和在軌運行,將有助於我國在量子通信技術實用化整體水平上保持和擴大國際領先地位,實現國家信息安全和信息技術水平跨越式提升,有望推動我國科學家在量子科學前沿領域取得重大突破,對於推動我國空間科學衞星系列可持續發展具有重大意義。

在酒泉衞星發射中心,量子科學實驗衞星在安裝外表面熱控材料(2016年7月26日攝)。

在酒泉衞星發射中心,量子科學實驗衞星在安裝太陽翼(2016年7月27日攝)。
本次任務還搭載發射了中科院研製的稀薄大氣科學實驗衞星和西班牙科學實驗小衞星。量子衞星發射入軌後將進行3個月左右的在軌測試,然後轉入在軌運行階段。
量子衞星工程由中科院國家空間科學中心抓總負責;中國科學技術大學負責科學目標的提出和科學應用系統的研製;中科院上海微小衞星創新研究院抓總研製衞星系統,中科院上海技術物理研究所聯合中科大研製有效載荷分系統;中科院國家空間科學中心牽頭負責地面支撐系統研製、建設和運行;對地觀測與數字地球科學中心等單位參加。
據介紹,長征二號丁運載火箭由中國航天科技集團公司所屬上海航天技術研究院研製。此次發射是長征系列運載火箭的第234次飛行。



世界首顆量子科學實驗衞星——“墨子號”成長記
一、工程研製歷程
2011.01—2011.12(深化論證階段)
完成科學目標凝練、有效載荷遴選、工程方案深化論證。
2012.01—2012.11(方案階段)
完成關鍵技術攻關,明確衞星的總體技術方案,完成衞星初樣設計,火箭、發射場、測控、地面和科學應用系統確定方案。
2012.11—2014.12(初樣階段)
完成結構熱控星、電性星、鑑定星研製與試驗,完成正樣設計,完成初樣階段各大系統的技術對接。
2015.01—2016.06(正樣階段)
完成正樣星箭研製,完成正樣階段各大系統間技術對接,各系統做好執行任務準備。
2016.06—2016.08(測發階段)
工程各大系統具備執行任務條件。
二、量子科學實驗衞星大事記
2009年12月空間科學先導專項參加戰略性先導科技專項實施方案評議會,並在16個建議專項中名列前三名。經中科院黨組會審議,確定為擬於第一批啓動的專項之一。
2010年3月31日國務院第105 次常務會議審議通過中科院“創新2020”規劃,由中科院組織實施戰略性先導科技專項。
2010年9月25日中科院組織召開戰略性先導科技專項諮詢評議會。空間科學先導專項作為8 個候選專項之一參加並通過了專家諮詢評議。
2010年10月28日空間科學先導專項實施方案通過空間科學先導專項實施方案論證評審。
2011年12月14日量子科學實驗衞星項目完成立項綜合論證。
2011年12月23日量子科學實驗衞星工程啓動暨動員會在京召開,標誌着量子科學實驗衞星正式進入工程研製階段。
2012年12月10日量子科學實驗衞星工程方案轉初樣研製階段動員會召開,標誌着量子科學實驗衞星工程正式轉入初樣研製階段。
2014年9月1至3日中科院發展規劃局組織召開空間科學先導專項中期檢查專家評審會,專項順利通過中期檢查。
2014年12月30日量子科學實驗衞星通過初樣轉正樣階段評審,正式轉入正樣研製階段。
2015年12月6日量子科學實驗衞星系統與科學應用系統完成星地光學對接試驗,驗證了天地一體化實驗系統能夠滿足科學目標的指標要求。
2016年2月25日量子科學實驗衞星工程完成大系統聯試。
2016年4月11日運載火箭完成出廠評審。
2016年8月16日量子科學實驗衞星在酒泉衞星發射中心成功發射。

中國量子通信建設的里程碑。





2016年8月16日1時40分,我國在酒泉衞星發射中心用長征二號丁運載火箭成功將世界首顆量子科學實驗衞星(簡稱“量子衞星”)發射升空。此次發射任務的圓滿成功,標誌着我國空間科學研究又邁出重要一步。量子衞星是中國科學院空間科學先導專項首批科學實驗衞星之一,其主要科學目標是藉助衞星平台,進行星地高速量子密鑰分發實驗,並在此基礎上進行廣域量子密鑰網絡實驗,以期在空間量子通信實用化方面取得重大突破;在空間尺度進行量子糾纏分發和量子隱形傳態實驗,開展空間尺度量子力學完備性檢驗的實驗研究。