墨子號提前完成3大任務 遠距離保密通訊奠基礎

中國量子通訊領域研究領先世界，去年發射的全球首顆量子科學實驗衛星「墨子號」再有兩項成果發表──在國際上首次實現從地面到衛星的量子密鑰分發、量子隱形傳態，前者令通訊不可竊聽、不可破譯，後者成功在量子世界實現「時空穿越」。

至此，連同早前已完成千公里級量子糾纏分發，墨子號已提前完成3大科學實驗任務。團隊下月或開始探索歐洲和亞洲的洲際密鑰分發的可能性，實驗遠距離保密通訊，下一步並籌劃發射數顆量子衛星，構建全球量子通訊網絡。

實現星地量子密鑰分發 國防、軍事、金融應用前景闊

墨子號最新兩項成果，在8月10日出版的國際權威學術刊物《自然》（Nature）上發表。《自然》審稿人提到，星地量子密鑰分發成果是「本領域的一個里程碑」。

量子衛星首席科學家、中國科學院院士潘建偉說，墨子號量子密鑰分發實驗採用衛星發射量子訊號，河北興隆與新疆南山地面站分別接收的方式，在北京和烏魯木齊之間建立量子密鑰。據介紹，墨子號過境時與地面光學站建立光鏈路，通訊距離從645公里到1200公里。

量子密鑰分發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訊方式。潘建偉說，以星地量子密鑰分發為基礎，將衛星作為可信中繼，可實現地球上任意兩點的密鑰共享，意味著遙遠兩地的用戶通過共享量子密鑰，能實現絕對安全的保密通訊，為構建覆蓋全球的量子保密通訊網絡奠定技術基礎。

事實上，因量子通訊具傳輸高效和絕對安全等特點，其在國防、軍事、金融等領域應用前景廣闊。潘稱，此密鑰發送效率可滿足絕對安全的打電話或銀行傳輸大量數據的需求。

量子隱形傳態 實現光子「瞬間移動」

至於量子隱形傳態，即是利用量子糾纏，可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。比如一個與原來的光子A狀態一模一樣的光子，出現在了衛星上，彷彿光子A完成了「瞬間移動」。

該論文第一作者、中科大上海研究院副研究員任繼剛表示，遠距離量子隱形傳態是未來實現大尺度分佈式量子訊息處理網絡的基本單元。而成功實現地星量子隱形傳態，亦為未來開展空間量子物理學、量子引力實驗檢驗等研究，奠定可靠的技術基礎。

去年8月16日在酒泉衛星發射中心發射升空的墨子號，經過4個月的在軌測試，今年1月正式交付開展科學實驗。墨子號已在國際上率先實現千公里級量子糾纏分發，相關成果已於6 月16 日以封面論文的形式發表在國際權威學術期刊《科學》上。至前，墨子號把原定兩年完成的3大科學實驗任務，已提前1年完成。

▲ 潘建偉介紹墨子號最新成果。

未來一年，墨子號將開展多項空間實驗，據潘建偉稱，下個月或開始探索歐洲和亞洲的洲際密鑰分發的可能性。

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