“墨子號”完成科學任務 國際首次實現量子隱形傳態

圖：2016年8月16日1時40分，酒泉衛星發射中心成功發射世界首顆量子科學實驗衛星/新華社

【本報綜合報導】據中國科學院網站消息，中科院日前召開新聞發布會，宣布量子科學實驗衛星“墨子號”在國際上首次成功實現從衛星到地面的量子密鑰分發和從地面到衛星的量子隱形傳態，兩項成果於8月10日同時在線發表在國際權威學術期刊《自然》雜誌上。

據了解，這是繼先前在國際上率先實現千公里級星地雙向量子糾纏分發和量子力學非定域性檢驗的研究成果以封面文章形式發表在《科學》雜誌後，中國科學家利用“墨子號”實現的空間量子物理研究另外兩項重大突破。至此，“墨子號”提前圓滿實現全部三大既定科學目標。

星地量子密鑰分發和地星量子隱形傳態兩項重大成果由中科院院士、中國科學技術大學教授潘建偉及其同事彭承志等組成的研究團隊，聯合中科院上海技 術物理研究所王建宇研究組、微小衛星創新研究院、光電技術研究所、國家天文台、紫金山天文台、南京天文儀器有限公司、國家空間科學中心等，在中科院空間科學戰略性先導科技專項的支持下完成。

量子密鑰分發：令通信不可竊聽、不可破譯

據悉，量子通信的研究內容之一是量子密鑰分發。通信安全是國家信息安全和人類經濟社會生活的基本需求。千百年來，人們對於通信安全的追求從未停 止。然而，基於計算複雜性的傳統加密技術，在原理上存在着被破譯的可能性。隨着數學和計算能力的不斷提升，經典密碼被破譯的可能性與日俱增。與經典通信不同，量子密鑰分發通過量子態的傳輸，在遙遠兩地的用戶共享無條件安全的密鑰，利用該密鑰對信息進行一次一密的嚴格加密，這是目前人類唯一已知的不可竊聽、不可破譯的無條件安全的通信方式。

量子通信的另一重要內容是量子隱形傳態，它利用量子糾纏可以將物質的未知量子態精確傳送到遙遠地點，而不用傳送物質本身。遠距離量子隱形傳態是實現分布式量子信息處理網絡的基本單元。量子通信通常採用單光子作為物理載體，最為直接的方式是通過光纖或者近地面自由空間信道傳輸。但是，這兩種信道的損耗都隨着距離的增加而指數增加。由於量子不可克隆原理，量子通信的信號不能像經典通信那樣被放大，這使得之前量子通信的世界紀錄僅為百公里量級。因此，如何實現安全、長距離、可實用化的量子通信是該領域的最大挑戰和國際學術界幾十年來奮鬥的共同目標。

《自然》雜誌審稿人稱讚“這些結果代表了遠距離量子通信持續探索中的重大突破”，“這個目標非常新穎並極具挑戰性，它代表了量子通信方案現實實現中的重大進步”。

將接納國際合作 開展“全天時量子通信”等實驗

中科院院長、黨組書記白春禮表示，2016年8月16日，“墨子號”在酒泉衛星發射中心發射升空，受到國內外高度關注，併入選了習近平總書記2017年新年賀詞。“墨子號”今年1月18日完成在軌測試，正式交付並開展科學實驗。半年以來，科研團隊秉承中科院唯實、求真、協力、創新的一貫作風， 精誠合作、刻苦攻關，取得了一系列全球領先的科學成果，贏得了巨大的國際聲譽，標誌着中國在量子通信領域的研究在國際上達到全面領先的優勢地位。

白春禮介紹說，目前，奧地利已經與中科院科研團隊展開合作，德國、意大利等國家的科研團隊也申請加入，領跑的量子衛星所產生的聚合效應已經顯現。在完成既定科學任務後，“墨子號”也制定了後續拓展實驗計劃，包括基於糾纏的量子密鑰、全天時量子通信等，已經在緊張順利地進行中。預計在衛星設計壽 命期內，還將有更多的科學成果陸續發布。

量子衛星組網 2030年可民用

據了解，量子衛星項目從2003年開始預研，2011年正式立項，是中科院空間科學先導專項首批科學實驗衛星之一。量子衛星項目首席科學家潘建偉院士此前在接受大公報採訪時表示，量子通信是迄今唯一被嚴格證明為無條件安全的通信方式。他希望在未來5年內突破量子衛星組成星座的科技，10年內實現多顆量子衛星組網運行，這將極大改變當前資訊安全的被動局面。

經過10年左右的努力，發射多顆量子衛星組網，是潘建偉未來的目標之一。他表示，如果進展順利，國家也支持發射多顆量子通信衛星，那麼中國有希望到2030年左右，建成全球化的量子通信網絡。屆時，量子通信將真正走入民眾的生活，人們使用植入量子加密芯片的手機 ，就能夠實現保密通信，網上銀行、手機支付等資訊將不怕會被泄露。

（來源：大公網）