觀察者網(wǎng)報道，8月10日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉團隊宣布，全球首顆量子科學(xué)實驗衛(wèi)星“墨子號”圓滿完成了三大科學(xué)實驗任務(wù)：量子糾纏分發(fā)、量子密鑰分發(fā)、量子隱形傳態(tài)。

　　1200公里的超遠距離量子糾纏分發(fā)成果，1個月前曾登上頂級學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》的封面。這次，星地間的遠距離量子密鑰分發(fā)、量子隱形傳態(tài)，又同時發(fā)表在另一頂級學(xué)術(shù)期刊《自然》上。

　　量子密鑰分發(fā)成果當?shù)貢r間8月9日在線刊發(fā)在《自然》上（《自然》網(wǎng)站截圖）

　　量子隱形傳態(tài)成果當?shù)貢r間8月9日在線刊發(fā)在《自然》上（《自然》網(wǎng)站截圖）

　　刊發(fā)兩篇成果的本期《自然》雜志封面

　　據(jù)人民日報海外版報道，中國科學(xué)院院長、黨組書記白春禮表示，“墨子號”開啟了全球化量子通信、空間量子物理學(xué)和量子引力實驗檢驗的大門，為中國在國際上搶占了量子科技創(chuàng)新制高點，成為了國際同行的標桿，實現(xiàn)了“領(lǐng)跑者”的轉(zhuǎn)變。

　　通常認為，量子通信主要研究內(nèi)容包括量子密鑰分發(fā)（量子保密通信）和量子隱形傳態(tài)。

　　量子密鑰分發(fā)通過量子態(tài)的傳輸，在遙遠兩地的用戶共享無條件安全的密鑰，利用該密鑰對信息進行一次一密的嚴格加密，這是目前人類唯一已知的不可竊聽、不可破譯的無條件安全的通信方式。

　　“通俗來講，量子密鑰分發(fā)，就好比一個人想要傳遞秘密給另外一個人，需要把存放秘密的箱子和一把鑰匙傳給接收方。接收方只有用這把鑰匙打開箱子，才能取到秘密。沒有這把鑰匙，別人無法打開箱子，而且一旦這把鑰匙被別人動過，傳送者會立刻發(fā)現(xiàn)，原有的鑰匙作廢，再給一把新的鑰匙，直到確保接收方本人拿到�！迸私▊フf。

　　此次完成的星地高速量子密鑰分發(fā)實驗是“墨子號”量子衛(wèi)星的科學(xué)目標之一。

　　“墨子號”-興隆地面站量子密鑰分發(fā)實驗現(xiàn)場圖

　　潘建偉表示，這一重要成果為構(gòu)建覆蓋全球的量子保密通信網(wǎng)絡(luò)奠定了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。以星地量子密鑰分發(fā)為基礎(chǔ)，將衛(wèi)星作為可信中繼，可以實現(xiàn)地球上任意兩點的密鑰共享，將量子密鑰分發(fā)范圍擴展到覆蓋全球。此外，將量子通信地面站與城際光纖量子保密通信網(wǎng)（如合肥量子通信網(wǎng)、濟南量子通信網(wǎng)、京滬干線）互聯(lián)，可以構(gòu)建覆蓋全球的天地一體化保密通信網(wǎng)絡(luò)。

　　據(jù)微信公眾號“墨子沙龍”報道，為此，《自然》雜志的審稿人稱贊星地量子密鑰分發(fā)成果是 “令人欽佩的成就”（“an impressive achievement”）和“本領(lǐng)域的一個里程碑”（“it constitutes a milestone in the field”），并斷言“毫無疑問將引起量子信息、空間科學(xué)等領(lǐng)域的科學(xué)家和普通大眾的高度興趣，并導(dǎo)致公眾媒體極為廣泛的報道”（“I have no doubt that it will attract the interest of scientists working in a variety of fields （including quantum information science and space science）， the general public， and lead to very extensive media coverage”）。

　　地星量子隱形傳態(tài)實驗是“墨子號”量子衛(wèi)星的另一個科學(xué)目標之一。彭承志說，這一重要成果為未來開展空間尺度量子通信網(wǎng)絡(luò)研究以及空間量子物理學(xué)和量子引力實驗檢驗等研究奠定了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。

　　“墨子號”-阿里地面站量子隱形傳態(tài)實驗現(xiàn)場圖

　　《自然》雜志審稿人稱贊“這些結(jié)果代表了遠距離量子通信持續(xù)探索中的重大突破”（“These results represent an important breakthrough in the quest for quantum communications over long distances”）， “這個目標非常新穎并極具挑戰(zhàn)性，它代表了量子通信方案現(xiàn)實實現(xiàn)中的重大進步”（“This goal is very challenging and new， and it represent a significant advancement of the realization of quantum communications schemes�！保�。

　　文章的預(yù)印本在學(xué)術(shù)網(wǎng)站arXiv.org上公開后就受到國際科學(xué)媒體廣泛關(guān)注，比如，自然新聞（Nature news）以“Quantum teleportation is even weirder than you think（量子隱形傳態(tài)超乎想象的神秘）”為題進行了報道，BBC新聞分別以“First object teleported to Earth‘s orbit”和“Teleportation： Photon particles today， humans tomorrow？”為題進行了連續(xù)報道，英國《衛(wèi)報》也以“Beam me up， Scotty！ Scientists teleport photons into space”為題進行了相關(guān)報道，等等。

　　“墨子號”量子衛(wèi)星全部三大既定科學(xué)目標的成功實現(xiàn)，為我國在未來繼續(xù)引領(lǐng)世界量子通信技術(shù)發(fā)展和空間尺度量子物理基本問題檢驗前沿研究奠定了堅實的科學(xué)與技術(shù)基礎(chǔ)。

　　2016年11月9日，在河北興隆觀測站，“墨子號”量子科學(xué)實驗衛(wèi)星過境，科研人員在做實驗（合成照片）。新華社資料圖

　　全球首顆量子通信衛(wèi)星的昨天和明天

　　今天，已在距離地球500公里的軌道上服役將近1年的“墨子號”收獲了全世界的目光。它“昨天”的印記留在合肥的大蜀山、北京的八達嶺、百余公里的青海湖，還有海拔5100米的西藏阿里。而對于“明天”的全球量子通信星座網(wǎng)絡(luò)來說，“墨子號”僅僅是個探路者。

　　據(jù)澎湃新聞報道，這次量子密鑰分發(fā)論文的第一作者、中科大副研究員廖勝凱向澎湃新聞感慨起往事：“我本科也學(xué)過量子力學(xué)，但說實話，很多地方不怎么能理解，學(xué)完后我就想，這個方向不太擅長，我以后就做個電子學(xué)工程師，估計不需要用到這些沒太學(xué)懂的量子力學(xué)知識了。”

　　驀然回首，立志做電子學(xué)工程師的廖勝凱，進入他“沒學(xué)懂”的量子力學(xué)領(lǐng)域，已經(jīng)快十年了。

　　量子隱形傳態(tài)論文的第一作者、中科大副研究員任繼剛，則更期待在基礎(chǔ)研究方面的突破。他開玩笑道，美劇《生活大爆炸》里的理論物理學(xué)家謝爾頓“看不起”實驗物理學(xué)家萊納德，萊納德又“看不起”工程師霍華德。完成“墨子號”的計劃實驗之后，任繼剛希望用這樣一個星地平臺，測試更多激動人心的點子。

　　“這個東西不可能”

　　早在2003年左右，潘建偉就意識到，要構(gòu)建一個實用化的全球量子保密通信網(wǎng)絡(luò)，衛(wèi)星是目前最可行的一個方案。這是因為，光子在地面光纖上的損耗率太大，而在星地之間，光子“走”的絕大部分路程接近真空。

　　要把單光子從天下發(fā)下來，或者發(fā)到天上去。很多人都覺得這個太難了。廖勝凱在加入團隊后，面對了無數(shù)的挑戰(zhàn)，他把這個過程稱為“打怪獸”：“來一個小怪獸就打小怪獸，來一個大怪獸就打大怪獸�！贝藭r，廖勝凱深刻體會到了潘建偉在項目初期面臨的壓力。

　　面對質(zhì)疑，最好的回應(yīng)就是實驗結(jié)果。2005年，潘建偉、彭承志等人就在合肥大蜀山實現(xiàn)了13公里的量子糾纏分發(fā)。這個傳輸距離超過了大氣層的等效厚度，證實了遠距離自由空間量子通信的可行性。

　　潘建偉（資料圖）

　　2011年，潘建偉團隊又在青海湖實現(xiàn)了首個超過100公里的量子糾纏分發(fā)實驗。任繼剛回憶道，研究團隊翻遍中國地圖，發(fā)現(xiàn)在中國最大湖泊的中心恰有一個小島。青海湖北岸到青海湖南岸，恰好是一百余公里的長度，湖面上也沒有任何遮擋。

　　在青海湖，潘建偉團隊完成了全方位的衛(wèi)星技術(shù)論證，包括氣浮平臺、模擬星地相對運動、百公里級量子密鑰分發(fā)實驗等。至此，衛(wèi)星的基本問題已經(jīng)解決，還需攻克一些工程化穩(wěn)定性。

　　2011年底，他們迎來了一個關(guān)鍵的節(jié)點