中國科學(xué)院10月12日上午舉行新聞發(fā)布會(huì)，介紹量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”8月16日發(fā)射以來，已開展的部分測(cè)試及科學(xué)實(shí)驗(yàn)情況。

量子衛(wèi)星首席科學(xué)家潘建偉院士介紹，量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射以來，量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星任務(wù)計(jì)劃包括三個(gè)部分：發(fā)射入軌、在軌測(cè)試、開展實(shí)驗(yàn)。之前完成的是發(fā)射入軌的任務(wù)，目前正在開展在軌測(cè)試，為期約三個(gè)月。包括三個(gè)方面的測(cè)試，衛(wèi)星平臺(tái)測(cè)試、有效載荷測(cè)試、星地鏈路測(cè)試。

我國于8月16日1時(shí)40分左右成功發(fā)射了世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”，它是人類歷史上第一顆用于量子通信研究的量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星。該衛(wèi)星由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)和中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所共同研制，經(jīng)過前期準(zhǔn)備，于2012年正式立項(xiàng)，并歷時(shí)多年研制成功。

該衛(wèi)星將配合多個(gè)地面站實(shí)施星地量子密鑰分發(fā)、星地量子糾纏分發(fā)和地星量子遠(yuǎn)程傳態(tài)等量子通信領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)。中科院量子信息與量子科技前沿卓越創(chuàng)新中心、中國科技大學(xué)上海研究院副研究員張文卓告訴《第一財(cái)經(jīng)日?qǐng)?bào)》記者：“接下來量子號(hào)會(huì)積累大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證衛(wèi)星量子通信的可行性和遠(yuǎn)距離量子糾纏的存在?！?/span>

據(jù)潘建偉介紹，目前衛(wèi)星已經(jīng)完成衛(wèi)星平臺(tái)測(cè)試的情況，能源監(jiān)控方面，電池組狀態(tài)正常，太陽帆板供電正常，充電、放電功能正常。遙控指令與數(shù)據(jù)注入遙控成功率100%。

同時(shí)姿態(tài)控制完成了速率阻尼模式、太陽捕獲模式、帆板展開模式以及對(duì)慣性定向模式測(cè)試，衛(wèi)星姿控系統(tǒng)運(yùn)行正常，性能穩(wěn)定。數(shù)傳通信方面，重要遙測(cè)量穩(wěn)定，符合預(yù)期。熱控分系統(tǒng)加熱回路工作正常，滿足要求。星務(wù)管理方面，星務(wù)計(jì)算機(jī)狀態(tài)正常，星務(wù)軟件運(yùn)行正常。

潘建偉對(duì)《第一財(cái)經(jīng)日?qǐng)?bào)》記者表示，衛(wèi)星已經(jīng)完成測(cè)試，有效載荷各單機(jī)開機(jī)檢查，狀態(tài)均正常;完成載荷內(nèi)部光軸自校正測(cè)試，光軸匹配精度滿足任務(wù)要求;完成載荷單光子探測(cè)專項(xiàng)測(cè)試，單光子探測(cè)器暗計(jì)數(shù)指標(biāo)符合預(yù)期;完成對(duì)所有地面站的跟瞄，穩(wěn)定性良好，跟蹤精度滿足要求。在天氣條件滿足跟瞄要求的條件下，對(duì)站跟瞄均成功;糾纏源工作正常，光源亮度等指標(biāo)滿足任務(wù)要求;載荷指令注入、遙測(cè)下傳以及科學(xué)數(shù)據(jù)下傳均正常。

此外，星地鏈路的測(cè)試目前正處于參數(shù)調(diào)整，尋找最佳工作點(diǎn)以及積累有效數(shù)據(jù)的過程中。在這之后還將完成三項(xiàng)科學(xué)任務(wù)，高速星地量子密鑰分發(fā)，星地量子糾纏分發(fā)，實(shí)現(xiàn)大尺度量子非定域性檢驗(yàn)，星地量子隱形傳態(tài)。

中國的目標(biāo)是，力爭(zhēng)到2030年左右率先建成全球化的廣域量子保密通信網(wǎng)絡(luò)，并在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建信息充分安全的“量子互聯(lián)網(wǎng)”。

張文卓對(duì)《第一財(cái)經(jīng)日?qǐng)?bào)》記者表示，量子通信衛(wèi)星是在不同的空間使用同一個(gè)系統(tǒng)的工作原理，利用高速相干激光將兩個(gè)不同大洲的基站進(jìn)行連接。如果此次發(fā)射的中國量子通信衛(wèi)星實(shí)驗(yàn)成功，那么“墨子號(hào)”將是人類歷史上的首創(chuàng)，也是世界上第一個(gè)實(shí)現(xiàn)跨大陸量子密鑰分配的網(wǎng)絡(luò)。

據(jù)張文卓介紹，量子通信屬于量子信息領(lǐng)域中最先實(shí)用化和產(chǎn)業(yè)化的方向，而量子信息是以量子物理學(xué)為基礎(chǔ)的新一代信息科學(xué)技術(shù)。主要包含兩個(gè)方面，一個(gè)是信息的傳輸，即量子通信。另一個(gè)是信息的處理，即量子計(jì)算。

自量子力學(xué)誕生以來，物理學(xué)家通過認(rèn)識(shí)各種宏觀物質(zhì)背后的量子力學(xué)規(guī)律，產(chǎn)生了凝聚態(tài)物理學(xué)和量子光學(xué)等學(xué)科方向，并在此基礎(chǔ)上發(fā)展出了各種高新技術(shù)來改變世界。例如通過量子力學(xué)研究中電子性質(zhì)而發(fā)現(xiàn)了半導(dǎo)體，通過量子力學(xué)研究電子能級(jí)受激輻射光子而發(fā)現(xiàn)了激光。在此基礎(chǔ)上，20世紀(jì)50年代，物理學(xué)家們開始陸續(xù)研制出了半導(dǎo)體晶體管和激光器，從而催生了第一次信息革命，使得我們今天能便捷地使用各種計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)。

張文卓告訴《第一財(cái)經(jīng)日?qǐng)?bào)》：“第一次信息革命是屬于‘經(jīng)典信息’的革命。雖然我們必須用量子力學(xué)才能理解半導(dǎo)體和激光的本質(zhì)與工作原理，我們所處理的還是經(jīng)典的二進(jìn)制信息(即經(jīng)典比特)。信息傳輸和計(jì)算都基于經(jīng)典物理學(xué)規(guī)律。而隨著量子信息科學(xué)技術(shù)的誕生，這一條路逐漸發(fā)展到了一個(gè)全新的階段，催生著第二次信息革命的出現(xiàn)，即完全屬于‘量子信息’的革命。信息傳輸和計(jì)算都將直接基于量子物理學(xué)。其中量子通信作為排頭兵，走在了這次信息革命的最前面，成為它的第一個(gè)突破點(diǎn)?！?/span>

他還表示，由于量子計(jì)算需要直接處理量子比特，于是“量子遠(yuǎn)程傳態(tài)”這種直接傳的量子比特傳輸將成為未來量子計(jì)算之間的量子通信方式。未來量子遠(yuǎn)程傳態(tài)和量子計(jì)算機(jī)終端可以構(gòu)成純粹的量子信息傳輸和處理系統(tǒng)，即量子互聯(lián)網(wǎng)。這也將是未來量子信息時(shí)代最顯著的標(biāo)志。

“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星就把遠(yuǎn)距離量子遠(yuǎn)程傳態(tài)作為三個(gè)主要目標(biāo)之一。通過地面站到衛(wèi)星的糾纏光子發(fā)射，共享糾纏光子對(duì)。在地面站制備需要傳輸?shù)牧孔颖忍?，通過隱形傳態(tài)將該量子比特發(fā)到衛(wèi)星上。這將是人類第一次在空間尺度上實(shí)現(xiàn)量子比特傳輸。

此外，“墨子號(hào)”的成功研制并發(fā)射，使得中國進(jìn)一步擴(kuò)大了在量子通信領(lǐng)域世界領(lǐng)先的優(yōu)勢(shì)。歐洲和美國也感受到了危機(jī)，并提出了一系列計(jì)劃。歐盟在2016年3月提出的十億歐元量子技術(shù)項(xiàng)目《量子宣言》(quantummanifesto)中，將地面和衛(wèi)星之間的量子保密通信作為一個(gè)主要目標(biāo)。美國國家科學(xué)基金(NSF)也啟動(dòng)了1200萬美元的量子保密通信項(xiàng)目。因此“墨子號(hào)”和后續(xù)多顆量子通信衛(wèi)星計(jì)劃會(huì)進(jìn)一步引發(fā)量子通信的國際競(jìng)爭(zhēng)，加速全球量子保密通信網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)。

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