“墨子号”抢占量子科技创新制高点

董瑞丰++徐海涛++佘惠敏

“墨子号”是由我国完全自主研制的世界上第一颗空间量子科学实验卫星，于2016年8月16日发射升空。

中国科学院日前传来最新消息：“墨子号”卫星上天一年，已提前完成既定科学目标，将“绝对保密”的量子通信从理论向实用化再次推进了一大步，并为我国未来继续引领世界量子通信技术发展奠定坚实基础。

提前完成三大科学目标

据中国科技大学潘建伟、彭承志团队联合中科院上海技物所等单位宣布，“墨子号”在国际上首次成功实现了从卫星到地面的量子密钥分发和从地面到卫星的量子隐形传态。

这是继今年6月实现千公里级星地双向量子纠缠分发和量子力学非定域性检验后，我国科学家利用“墨子号”实现的又两项重大突破。

什么是量子密钥？这得从量子特性和传统信息加密技术的“瓶颈”说起。作为最小的、不可再分割的能量单位，量子具有不可克隆、“测不准”等特性。用量子做成“密钥”来传递信息，窃听必然会被发现，且加密内容不可破译。

传统的信息加密技术，依靠的是计算的“复杂性”，但随着数学和计算能力的飞速提升，再复杂的加密算法也“很快”会被破解。基于“量子密钥”的量子通信，则是一种“原理上无条件安全”的通信方式，也为破解信息加密“瓶颈”提供了解决方案。

去年8月升空的全球首颗量子科学实验卫星“墨子号”，为通过太空“量子传密”提供了可能。实验表明，在1200公里通信距离上，星地量子密钥的传输效率比地面光纤信道高1万亿亿倍，卫星平均每秒发送4000万个信号光子，一次实验可生成300千比特（kbit）的密钥，平均成码率达1.1千比特/秒（kbps）。

星地量子隐形传态是“墨子号”的另一个重大科学目标。“墨子号”过境时，与海拔5100米的西藏阿里地面站建立光链路，地面光源每秒产生8000个量子隐形传态事例，从500公里到1400公里的距离向卫星发射纠缠光子。实验表明，所有6个待传送态均以大于99.7%的置信度超越了经典极限。

潘建伟院士说，至此，“墨子号”三大既定科学目标（千里纠缠、星地传密、隐形传态）均成功实现，为我国未来继续引领世界量子通信技術发展和空间尺度量子物理基本问题检验前沿研究，奠定了坚实的基础。

改变世界的十大创新技术

量子科学实验卫星使我国在量子通信领域进一步扩大了世界领先的优势，并且作为我国基础物理研究和航天工程两个领域的完美结合，凸现了我国的综合科技实力。“墨子号”从研制过程到成功发射均引起了社会上的广泛关注和国际学术界的高度评价。

“墨子号”成功发射后，极大激起了公众对量子科技的浓厚兴趣。包括英国《自然》杂志、美国《科学》杂志、《科学美国人》、英国《新科学家》、《纽约时报》、英国广播公司（BBC）等众多国际知名学术和公共媒体都对“墨子号”进行了专题报道，美国国家航天局（NASA）也在其官网上对“墨子号”发射任务给出了详细的介绍。2016年底，“墨子号”和人类首次探测到引力波等重大成果共同入选英国《自然》杂志点评的年度国际重大科学事件；“墨子号”作为唯一诞生于美国本土之外的创新技术入选《科学美国人》评选的2016年度“改变世界的十大创新技术”；近日，《华尔街日报》针对中国科技的高速发展给出了标题为“沉寂了一千年，中国誓回发明创新之巅”的专题文章，将“墨子号”量子科学实验卫星作为中国创新能力提升的重要标志。

摘编自新华社、中国经济网endprint