一顆以中國古代科學(xué)家墨子命名的墨子號衛(wèi)星成為浩瀚宇宙中的新成員，開啟為期兩年的太空科學(xué)旅程。記者昨天從中國科學(xué)院獲悉，昨日凌晨1時(shí)40分04秒，我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用長征二號丁運(yùn)載火箭成功將世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星發(fā)射升空，標(biāo)志著我國空間科學(xué)研究又邁出重要一步。墨子號承載著在國際上率先探索星地量子通信可能性的使命，并將首次在空間尺度驗(yàn)證已有百年歷史的量子理論的真實(shí)性。

　　這顆我國自主研發(fā)的量子衛(wèi)星突破了一系列高新技術(shù)，包括同時(shí)瞄準(zhǔn)兩個(gè)地面站的高精度星地光路對準(zhǔn)、星地偏振態(tài)保持與基矢校正、星載量子糾纏源等工程級關(guān)鍵技術(shù)等，衛(wèi)星設(shè)計(jì)壽命為兩年。

　　量子衛(wèi)星的成功發(fā)射和在軌運(yùn)行，將有助于我國在量子通信技術(shù)實(shí)用化整體水平上保持和擴(kuò)大國際領(lǐng)先地位，實(shí)現(xiàn)國家信息安全和信息技術(shù)水平跨越式提升，有望推動(dòng)我國科學(xué)家在量子科學(xué)前沿領(lǐng)域取得重大突破，對于推動(dòng)我國空間科學(xué)衛(wèi)星系列可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。

　　量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星工程首席科學(xué)家潘建偉介紹，衛(wèi)星距離地面500公里，地面兩個(gè)實(shí)驗(yàn)站相距1200公里，意味著量子衛(wèi)星科學(xué)實(shí)驗(yàn)將在60萬平方公里的范圍內(nèi)進(jìn)行。

　　潘建偉說，墨子號發(fā)射后，如果效果達(dá)到預(yù)期，下一步還計(jì)劃發(fā)射墨子二號、墨子三號等，形成“量子星群”。量子通信估計(jì)還需10至15年才能進(jìn)入百姓生活，屆時(shí)網(wǎng)上銀行、手機(jī)支付、信用卡等就再也不怕被盜號、泄密了。

　　量子通信的安全性是基于量子物理基本原理，可從根本上、永久性解決信息安全問題。未來，我國還將陸續(xù)發(fā)射衛(wèi)星，成為全球第一個(gè)實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星和地面之間量子通信的國家。按照規(guī)劃，到2020年，我國將實(shí)現(xiàn)亞洲與歐洲的洲際量子密鑰分發(fā)，屆時(shí)聯(lián)接亞洲與歐洲的洲際量子通信網(wǎng)也將建成。到2030年左右，我國力爭率先建成全球化的廣域量子保密通信網(wǎng)絡(luò)，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建信息充分安全的“量子互聯(lián)網(wǎng)”，形成完整的量子通信產(chǎn)業(yè)鏈。

　　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。長征二號丁運(yùn)載火箭由中國航天科技集團(tuán)公司所屬上海航天技術(shù)研究院研制。此次發(fā)射是長征系列運(yùn)載火箭的第234次飛行。

　　■科普Q&A

　　Q墨子號是顆什么星?

　　A通俗地說，它的真正身份仍然是通信衛(wèi)星，唯一不同的是，它是一顆靠量子來傳遞信息的通信衛(wèi)星，可以向外發(fā)射量子。從500公里開外的太空向地面的實(shí)驗(yàn)站發(fā)射光量子，這是史無前例、世界首次。

　　Q究竟什么是量子通信?

　　A微觀世界里，有共同來源的兩個(gè)微觀粒子之間存在著糾纏關(guān)系。不管它們距離多遠(yuǎn)，只要一個(gè)粒子狀態(tài)發(fā)生變化，就能立即使另一個(gè)粒子狀態(tài)發(fā)生相應(yīng)變化。利用量子糾纏效應(yīng)進(jìn)行信息傳遞的一種新型的通信方式，就是量子通信。量子通信有可能發(fā)展成為保障信息安全的“終極武器”。

　　Q未來量子計(jì)算機(jī)能有多快?

　　A只要實(shí)現(xiàn)了能操控100個(gè)粒子的量子計(jì)算機(jī)，在某些特定功能上就比現(xiàn)在最快的“太湖之光”快百億億倍。

　　■墨子號數(shù)字

　　4種武器

　　科學(xué)家在量子衛(wèi)星上搭載了自主研發(fā)的“四種武器”：

　　量子密鑰通信機(jī)

　　量子糾纏發(fā)射機(jī)

　　量子糾纏源

　　量子試驗(yàn)控制與處理機(jī)

　　4大任務(wù)

　　量子衛(wèi)星是中國科學(xué)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)是進(jìn)行四大實(shí)驗(yàn)任務(wù)：

　　星地高速量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)

　　廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)

　　星地量子糾纏分發(fā)實(shí)驗(yàn)

　　地星量子隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)

　　3類實(shí)驗(yàn)

　　第一類 進(jìn)行衛(wèi)星和地面之間的量子密鑰分發(fā)，實(shí)現(xiàn)天地之間的安全通信，如果4個(gè)地面站任何兩兩之間都可以實(shí)現(xiàn)安全的通訊，即可實(shí)現(xiàn)組網(wǎng);

　　第二類 相當(dāng)于把量子實(shí)驗(yàn)室搬到太空，在空間尺度檢驗(yàn)量子理論;

　　第三類 實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星和地面千公里量級的量子態(tài)隱形傳輸。

　　■墨子號攻略

　　“唯一密匙”

　　量子通信安全絕無僅有

　　量子通信是迄今唯一被嚴(yán)格證明為無條件安全的通信方式。

　　傳統(tǒng)的通信加密和傳輸安全，都是依賴于復(fù)雜的算法。說白了，就是欺負(fù)計(jì)算機(jī)來不及算出所有的可能。即便是再高級別的保密通信，只要是通過電話線、無線電、光纖等手段，都會(huì)面臨被破譯和竊聽的可能。在計(jì)算能力兇猛的量子計(jì)算機(jī)面前，傳統(tǒng)傳輸?shù)拿芗?，就像在裸奔一樣?/p>

　　所以，科學(xué)家要嘗試量子通信，由量子來押鏢這趟信息傳輸?shù)恼鞒獭Ｍㄋ椎卣f，它傳輸?shù)氖枪饬Ｗ樱皇菙?shù)字。這其中，“量子密鑰”的作用十分關(guān)鍵。在此次衛(wèi)星發(fā)射的科學(xué)目標(biāo)中就提到了“量子密鑰”分發(fā)實(shí)驗(yàn)。量子密鑰就是將數(shù)字密鑰儲(chǔ)存在特殊的量子信息中，并在量子通信線路中傳輸。

　　也正是因?yàn)樗奶匦裕瑳Q定了通過量子通信傳輸?shù)男畔⒉粫?huì)被竊聽，不會(huì)被破解，也從原理上確保了量子通信傳輸身份認(rèn)證、傳輸加密以及數(shù)字簽名等內(nèi)容的無條件安全，從根本上解決信息安全問題。

　　“加密芯片”

　　銀行轉(zhuǎn)賬將不會(huì)再被盜

　　潘建偉表示，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)字簽名等的無條件安全，可從根本上、永久性解決信息安全問題。理論上絕對安全的通信一旦實(shí)現(xiàn)，政府、軍隊(duì)和銀行，乃至全社會(huì)都將獲益。

　　近年來，歐洲、美國和日本等國均進(jìn)行了量子通信技術(shù)的戰(zhàn)略性部署，投入了大量的科研資金和開發(fā)力量，進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和實(shí)用化、工程化探索，力爭在激烈的國際競爭中占據(jù)先機(jī)。

　　而我國在這方面處于國際領(lǐng)先水平。有專家預(yù)計(jì)，2019年前后，量子通信將會(huì)拓寬服務(wù)模式，向全社會(huì)的網(wǎng)上轉(zhuǎn)款、支付等消費(fèi)行為延伸。運(yùn)營商開始主導(dǎo)全國性的組網(wǎng)建設(shè)，量子通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)將會(huì)建立，到2023年，全國性的量子通信網(wǎng)絡(luò)有望建成。而從長期看，量子通信很有可能成為人們網(wǎng)絡(luò)通信的必經(jīng)通道，量子通信模塊被集成在各類通信終端中，將成為信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施。屆時(shí)，每個(gè)人的家里、手機(jī)上或許都會(huì)有一個(gè)量子加密芯片，銀行轉(zhuǎn)款、電子賬戶等的涉密操作，不用擔(dān)心被盜用或者攻擊。

　　“產(chǎn)業(yè)富礦”

　　量子信息領(lǐng)域前景可期

　　量子通信代表了數(shù)據(jù)傳輸速度與安全的未來方向，是一座萬億級別的產(chǎn)業(yè)富礦。有關(guān)專家估算，短期內(nèi)量子通信產(chǎn)業(yè)規(guī)模即可達(dá)數(shù)十億元。而隨著網(wǎng)絡(luò)區(qū)域擴(kuò)大及衛(wèi)星量子通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，未來市場空間將更為廣闊。今年年初，量子信息產(chǎn)業(yè)引起廣泛關(guān)注，并在資本市場被熱炒。隨著墨子號量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星升空，資本市場想必又會(huì)有一陣暴熱。但不少業(yè)內(nèi)人士提醒，量子通信產(chǎn)業(yè)應(yīng)用層面仍處于探索期，預(yù)期利好轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)利潤尚需時(shí)日，國內(nèi)涉足量子信息領(lǐng)域的企業(yè)尚為數(shù)不多，因此競爭格局未定，但產(chǎn)業(yè)前景可期。