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人类首颗量子实验卫星 将科学实验室搬到太空

导读: 8月16日1时40分,我国自主研制的世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”成功升空,意味着量子保密通信进入了新纪元,这也是我国量子通信技术引领世界的一个标志。

  8月16日1时40分,我国自主研制的世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”成功升空,意味着量子保密通信进入了新纪元,这也是我国量子通信技术引领世界的一个标志。

  “墨子号”由长征二号丁运载火箭搭载升空,作为世界首颗量子卫星,其科技含量及精密程度都达到了该研究领域前所未有的高度。在卫星发射前2小时,本报记者电话连线量子科学实验卫星首席科学家、东阳籍中国科学院院士潘建伟团队。潘建伟告诉记者,“墨子号”发射成功后,不仅将在世界上首次实现卫星与地面的远距离量子通信,进而演示广域的量子通信网络,还将通过超远距离的量子纠缠实验,来解答和验证“量子非定域性”等量子物理学的一些基本原理。

  从提出量子卫星的设想到“墨子号”升空,潘建伟已准备了十多年。2003年,在大多数同行仍致力于在实验室里实现量子通信时,潘建伟就已经想到远距离量子通信,而这可能需要借助卫星才能实现。这是由于,光量子在光纤中损耗太大,不过天空中80%的光能到达地面,将光子发送到外太空再借助卫星的中转,就可以有效实现相距数千公里的量子通信。2004年底,潘建伟团队在地面实验中验证,量子状态在穿越整个垂直大气层后还能够很好存活,证实了星地量子通信的可能性。从2007年开始,潘建伟与中科院其他一些机构合作,进行更多的地面验证。2010年,他们论证了发射卫星的可行性。2011年中科院正式立项量子科学实验卫星专项。5年后,卫星研制完成。

  据介绍,首颗量子科学实验卫星采用平台载荷一体化设计,重640公斤,轨道高度500公里。它搭载了量子密钥通信机、量子纠缠发射机、量子纠缠源、量子试验控制与处理机等有效载荷,可与地面上相距千公里量级的两处光学站同时建立量子光链路。“墨子号”卫星发射是实现远距离量子通信的第一步,将有望实现突破光纤限制的、卫星和地面之间的自由空间量子通信,并结合地面已有的光纤量子通信网络,构建一个广域量子通信体系。

  据介绍,“墨子号”的发射,之所以引起了全世界的关注,是因为它将是人类首次将量子实验室搬到太空,除了大幅推进广域量子通信技术的发展,还将通过在空间尺度验证量子力学的非定域性,加深人类对量子理论自身的理解。

  “除了在国防、政务和金融领域通信安全的应用,我们希望通过5到10年的努力,在我国形成天地一体的广域量子通信网络基础设施和完整的量子通信产业链,未来应用到我们的手机上以及寻常百姓的日常生活中。”潘建伟说。

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