中国完成首颗“量子科学实验卫星”关键部件研制

“量子科学实验卫星”工程常务副总师、中科院上海分院副院长王建宇近日在“量子信息、量子计算和量子测量学科发展战略院士论坛”上透露，由中国科学家完全自主研发的世界首颗“量子科学实验卫星”现已完成关键部件的研制与交付，卫星有望先于欧美在2016年左右发射，在轨设计寿命为2年。

“量子科学实验卫星”是中科院空间科学战略性先导科技专项中首批确定的五颗科学实验卫星之一，旨在建立卫星与地面间远距离量子科学实验平台，并在此平台上完成多项大尺度量子科学实验。该项目启动于2011年，由中科院院士、中国量子科学研究的领军人物潘建伟团队牵头实施。

专家们认为，“量子科学实验卫星”关键部件的成功研制，不仅是中国保密通信领域“杀手锏”技术研发的重大突破，实现了从跟随创新到引领创新、从集成创新到原始创新的跨越，同时也是世界量子通信技术的重要创新，它有望将人类科技发展史上“最安全的通信手段”具备覆盖全球的能力。

量子是最小的、不可再分割的能量单位。在微观世界里，有共同来源的两个量子之间存在着“纠缠”关系，无论二者相距多远，只要其中一个量子状态发生变化，另一个量子就能立即“感应”，并做出相应变化。利用量子的这种“纠缠”效应进行信息传递的新型通信方式就叫量子通信。

在保密通信领域，量子通信以绝对安全、超大信息容量、超高通信速率、超远距离传输等特点，被全球科技界、产业界视为继微电子信息之后，极有可能引发军事、经济、社会领域又一次重大革命的关键技术。它同时也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，量子通信已逐步从理论走向实验，并向实用化发展迈进，世界主要国家纷纷将其作为战略项目。如果将全球量子通信技术攻关比做一场长跑竞赛，那么，中国的起步并不是最早的。但是，经过科学家们孜孜不倦地努力，目前中国已成功实现“逆袭”，跻身“第一方阵”，牢牢掌握着具有世界领先水平的尖端技术。

国际权威学术期刊《自然》曾评论:在量子通信领域，中国用了不到十年的时间，由一个不起眼的国家发展成为现在的世界劲旅;中国或将先于欧洲和北美发射“量子科学实验卫星”，建立首个全球量子通信网络。

如今，中国距离这一预言的实现已越来越近……

潘建伟说，量子通信的关键要素是“量子密钥”，它用具有量子态的物质作为密码，一旦被截获或者被测量，其自身状态就会立刻发生改变。截获量子密钥的人只能得到无效信息，而信息的合法接收者则可以从量子态的改变中得知量子密钥曾被截取过。将量子密钥应用于量子通信中，就是量子保密通信。与传统通话方式相比，量子保密通信采用的是“一次一密”的工作机制，通话期间，密码机每分每秒都在产生密码，一旦通话结束，这串密码就会立即失效，且下次通话不会重复使用。

王建宇说，目前科学界普遍认为，通过卫星中转的方式进行远距离量子通信是实现全球范围内保密通信的最佳方法。而此次中国研制“量子科学实验卫星”的主要目的正是旨在开展卫星与地面之间绝对安全的高速量子密钥分发实验，通过高精度的捕获和跟瞄系统，建立超远距离的量子信道，并在此基础上进行广域量子通信网络的演示。这将是国际上首次星地间量子通信实验。

记者了解到，除研制一颗“量子科学实验卫星”外，整个工程还将研制生产一发长征二号丁运载火箭，并将卫星发射至预定轨道。同时，工程还将建设4个量子通信地面站和1个空间量子隐形传态实验站，以此形成天地一体化的量子通信实验系统，这将为确保中国网络通信安全、国家安全作出重大现实贡献。