2016年8月16日1時(shí)40分，我國(guó)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭成功將世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”發(fā)射升空。這將使我國(guó)在世界上首次實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星和地面之間的量子通信，構(gòu)建天地一體化的量子保密通信與科學(xué)實(shí)驗(yàn)體系。 　　量子衛(wèi)星首席科學(xué)家潘建偉院士介紹，量子通信的安全性基于量子物理基本原理，單光子的不可分割性和量子態(tài)的不可復(fù)制性保證了信息的不可竊聽(tīng)和不可破解，從原理上確保身份認(rèn)證、傳輸加密以及數(shù)字簽名等的無(wú)條件安全，可從根本上、永久性解決信息安全問(wèn)題。
　　量子衛(wèi)星2011年12月立項(xiàng)，是中科院空間科學(xué)先導(dǎo)專項(xiàng)首批科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星之一。其主要科學(xué)目標(biāo)一是進(jìn)行星地高速量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行廣域量子密鑰網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)，以期在空間量子通信實(shí)用化方面取得重大突破；二是在空間尺度進(jìn)行量子糾纏分發(fā)和量子隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)，在空間尺度驗(yàn)證量子力學(xué)理論。
　　工程還建設(shè)了包括南山、德令哈、興隆、麗江4個(gè)量子通信地面站和阿里量子隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)站在內(nèi)的地面科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)，與量子衛(wèi)星共同構(gòu)成天地一體化量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
　　潘建偉表示，我國(guó)自主研發(fā)的量子衛(wèi)星突破了一系列關(guān)鍵技術(shù)，包括高精度跟瞄、星地偏振態(tài)保持與基矢校正、星載量子糾纏源等。量子衛(wèi)星的成功發(fā)射和在軌運(yùn)行，將有助于我國(guó)在量子通信技術(shù)實(shí)用化整體水平上保持和擴(kuò)大國(guó)際領(lǐng)先地位，實(shí)現(xiàn)國(guó)家信息安全和信息技術(shù)水平跨越式提升，有望推動(dòng)我國(guó)科學(xué)家在量子科學(xué)前沿領(lǐng)域取得重大突破，對(duì)于推動(dòng)我國(guó)空間科學(xué)衛(wèi)星系列可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。
　　本次任務(wù)還搭載發(fā)射了中科院研制的稀薄大氣科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星和西班牙科學(xué)實(shí)驗(yàn)小衛(wèi)星。量子衛(wèi)星發(fā)射入軌后將進(jìn)行3個(gè)月左右的在軌測(cè)試，然后轉(zhuǎn)入在軌運(yùn)行階段。
　　量子衛(wèi)星工程由中科院國(guó)家空間科學(xué)中心抓總負(fù)責(zé)；中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)負(fù)責(zé)科學(xué)目標(biāo)的提出和科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)的研制；中科院上海微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院抓總研制衛(wèi)星系統(tǒng)，中科院上海技術(shù)物理研究所聯(lián)合中科大研制有效載荷分系統(tǒng)；中科院國(guó)家空間科學(xué)中心牽頭負(fù)責(zé)地面支撐系統(tǒng)研制、建設(shè)和運(yùn)行；對(duì)地觀測(cè)與數(shù)字地球科學(xué)中心等單位參加。
　　據(jù)介紹，長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭由中國(guó)航天科技集團(tuán)公司所屬上海航天技術(shù)研究院研制。此次發(fā)射是長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭的第234次飛行。

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　　2016年8月16日凌晨，酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，一枚長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭噴出閃亮的火舌，發(fā)出震耳欲聾的轟鳴，從發(fā)射塔架上緩緩升起，旋即一飛沖天。這是長(zhǎng)征二號(hào)丁火箭的第29次發(fā)射，與以往的28次發(fā)射并無(wú)不同，成功將它運(yùn)載的人造衛(wèi)星送入了預(yù)定軌道。
　　不同的是，這是一顆“量子通訊衛(wèi)星”。這是啥？它有啥意義？有5件小事你需要知道。

　　1、這是中國(guó)第一顆，也是世界第一顆上天的量子衛(wèi)星
　　這個(gè)不細(xì)講了，意義你們都懂。
　　2、在量子通訊領(lǐng)域，中國(guó)一直走在世界的前面
　　在墨子號(hào)發(fā)射之前，中國(guó)就已經(jīng)走在量子通訊的前沿了。
　　中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的潘建偉團(tuán)隊(duì)，在合肥市實(shí)現(xiàn)了國(guó)際上首個(gè)所有節(jié)點(diǎn)都互通的量子保密通信網(wǎng)絡(luò)，后來(lái)又利用該成果為60周年國(guó)慶閱兵關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)間構(gòu)建了“量子通信熱線”。
　　然而，發(fā)展量子通信技術(shù)的終極目標(biāo)，是構(gòu)建廣域乃至全球范圍內(nèi)絕對(duì)安全的量子通信網(wǎng)絡(luò)體系。而想建設(shè)覆蓋全球的量子通信網(wǎng)絡(luò)，必需依賴多顆量子通信衛(wèi)星。“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，就是未來(lái)一系列量子通信衛(wèi)星的探路者。 　　這顆衛(wèi)星，讓我們的優(yōu)勢(shì)擴(kuò)大了。

　　3、這是科學(xué)到技術(shù)的一大步
　　墨子號(hào)上天的目的，一是驗(yàn)證量子力學(xué)的有效性，二是發(fā)展量子通信和加密技術(shù)。對(duì)于第一個(gè)目的，美國(guó)麻省理工學(xué)院物理學(xué)教授Vladan Vuletic是這樣評(píng)價(jià)的：“我并不指望衛(wèi)星實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚪探o我們?nèi)魏挝覀兩胁涣私獾牧孔恿W(xué)和有關(guān)量子奇特性質(zhì)的知識(shí)。然而，量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星項(xiàng)目卻有著非常重大的意義，它將會(huì)把科學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)：如果實(shí)驗(yàn)成功，它將有可能建立比經(jīng)典物理學(xué)更強(qiáng)有力的地面系統(tǒng)與空間系統(tǒng)鏈接。然后，這種鏈接可以在實(shí)際上用于安全的信息交流。因此，愛(ài)因斯坦用來(lái)反對(duì)量子物理學(xué)的比喻，最終成了一種交流工具，這將是一個(gè)非常激動(dòng)人心的進(jìn)展。” 　　?“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星只是一個(gè)開(kāi)始。量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)總師兼衛(wèi)星系統(tǒng)副總師、中國(guó)科大微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研究員彭承志表示：從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，“要實(shí)現(xiàn)全球化量子通信，還需要長(zhǎng)期的努力，特別是需要多顆衛(wèi)星的組網(wǎng)。”
　　這條征途沒(méi)有盡頭。好在，我們走在世界的前列。

　　4、墨子號(hào)上去干啥？任務(wù)之一：研究量子糾纏
　　量子力學(xué)中最神秘的就是疊加態(tài)，而“量子糾纏”正是多粒子的一種疊加態(tài)。這或許是未來(lái)的通信黑科技，為保不被時(shí)代拋棄，你最好現(xiàn)在就學(xué)習(xí)一下什么叫量子糾纏——
　　以雙粒子為例，一個(gè)粒子A可以處于某個(gè)物理量的疊加態(tài)，能夠用一個(gè)量子比特來(lái)表示，同時(shí)另一個(gè)粒子B也可以處于疊加態(tài)。當(dāng)兩個(gè)粒子發(fā)生糾纏，就會(huì)形成一個(gè)雙粒子的疊加態(tài)，也就是糾纏態(tài)。例如，有一種糾纏態(tài)就是，無(wú)論兩個(gè)粒子相隔多遠(yuǎn)，只要沒(méi)有外界干擾，當(dāng)A粒子處于0態(tài)時(shí)，B粒子一定處于1態(tài)；反之，當(dāng)A粒子處于1態(tài)時(shí)，B粒子一定處于0態(tài)。
　　如果用薛定諤的貓做比喻，即A和B兩只貓如果形成上面的糾纏態(tài)： 　　?那么無(wú)論兩只貓相距多遠(yuǎn)，即便在宇宙的兩端，當(dāng)A貓是“死”的時(shí)候，B貓必然是“活”；當(dāng)A貓是“活”的時(shí)候，B貓一定是“死”。 　　?找一個(gè)和你超級(jí)合拍的小伙伴，穿上相反的顏色，在派對(duì)上里分頭行動(dòng)。假如沒(méi)人搭理（觀測(cè)）你們，就盡情放松；但只要有人和你交流，一定要和你的小伙伴協(xié)調(diào)一致：ta朝左旋，你就朝右；ta揮右手，你就揮左手。——這就是你和ta的量子糾纏。今年萬(wàn)圣節(jié)一定要試試看。
　　這種跨越空間瞬間影響雙方的量子糾纏，曾經(jīng)被愛(ài)因斯坦嘲笑為“遠(yuǎn)距離鬧鬼”(spooky action at a distance)。
　　現(xiàn)在，一系列地面實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明，當(dāng)年被大佬們不屑一顧的“遠(yuǎn)距離鬧鬼”真的存在。那么在空天領(lǐng)域，它是否也成立呢？墨子號(hào)上天，就將對(duì)這個(gè)方向進(jìn)行驗(yàn)證。
　　這將是對(duì)量子力學(xué)完備性的檢驗(yàn)，這是我們的野心。
　　而另一個(gè)任務(wù)則務(wù)實(shí)的多， 那就是發(fā)明一套不可竊聽(tīng)的通信方式——利用量子的特性：

　　5、量子通訊為啥不可竊聽(tīng)？因?yàn)楦`聽(tīng)會(huì)改變信息本身
　　這個(gè)問(wèn)題有點(diǎn)復(fù)雜，讓我們看一則漫畫(huà)，@松鼠會(huì)Sheldon 是這樣解釋的：