量子通讯卫星

量子通讯卫星是一种传输高效的通信卫星，彻底杜绝间谍窃听及破解的保密通信技术，抗衡外国的网络攻击与防御能力。量子信号从地面上发射并穿透大气层———卫星接收到量子信号并按需要将其转发到另一特定卫星———量子信号从该特定卫星上再次穿透大气层到达地球某个角落的指定接收地点。科学家们曾设想：如果把“量子纠缠”原理用于通信，将极大提高通信的安全保密程度。为此，我国积极展开研究。量子卫星是中国科学院空间科学先导专项首批科学实验卫星之一，其主要科学目标是借助卫星平台，进行星地高速量子密钥分发实验，并在此基础上进行广域量子密钥网络实验，以期在空间量子通信实用化方面取得重大突破；在空间尺度进行量子纠缠分发和量子隐形传态实验，开展空间尺度量子力学完备性检验的实验研究。[1]

简介

量子通信本身是一种基于量子纠结态原理的通信加密手段，其安全性基于单光子的不可分割性和量子态的不可复制性，以此来保证信息的不可窃听和不可破解，从最底层确保身份认证、传输加密以及数字签名等的信息安全要素。由于量子信号的携带者光子在外层空间传播时几乎没有损耗，如果能够在技术上实现纠缠光子再穿透整个大气层后仍然存活并保持其纠缠特性，人们就可以在卫星的帮助下实现全球化的量子通信。

量子科学实验卫星将与4个量子通信地面站构建1个以空间量子隐形传态实验站为核心的空间量子科学实验系统。该卫星搭载量子密钥通信机、量子纠缠发射机、量子纠缠源、量子实验控制与处理机等有效载荷，具备两套独立的有效载荷指向机构，通过姿控指向系统协同控制，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。

该量子卫星发射后，天地一体化量子科学实验系统将投入正式运行，完成包括星地高速量子密钥分发、广域量子通信网络、星地量子纠缠分发以及地星量子隐形传态等多项科学实验任务。

中国研究

潘建伟研究小组于2003年开始研究自由空间量子通信，他们在实验点制备出成对的纠缠光子，再利用两个专门设计加工的发射望远镜将容易发散的细小光束“增肥”后向东西相距13公里的两个实验站送出，两个接收端用同样型号的望远镜收集。经过研究人员的种种努力，在如此远距离的传送中，虽有许多纠缠光子衰减，但仍有相当比例的“夫妻对”能存活下来并有旺盛的生命力，经单光子探测器检测，分居东西两地的光子“夫妻对”即使相距遥远仍能保持相互纠缠状态，携带信息的数量和质量能完全满足基于卫星的全球化量子通信要求。在此基础上，研究小组进一步利用分发的纠缠光源进行绝对安全的量子保密通信。13公里不仅是国际上自由空间纠缠光子分发的最远距离，也是国际上没有窃听漏洞量子密钥分发的最大距离。

2012年8月11日中国科学家潘建伟等人在国际上首次成功实现百公里量级的自由空间量子隐形传态和纠缠分发，为发射全球首颗“量子通讯卫星”奠定技术基础。国际权威学术期刊《自然》杂志8月9日重点介绍了该成果。

国内的量子通信领域，技术上中国科学技术大学的“多自由度量子隐形传态”荣登《物理世界》发布2015年度国际物理学领域的十项重大突破榜首。工程上项目主要是“京沪干线”大尺度光纤量子通信骨干网建设，该项工程预计2016年下半年交付。这一工程将构建千公里级高可信、可扩展、军民融合的广域光纤量子通信网络，建成大尺度量子通信技术验证、应用研究和应用示范平台。此次量子卫星一旦发射成功，结合量子卫星无线链路和京沪干线的有线链路，中国将初步构建成天地一体化的广域量子通信体系。

卫星发射

中国首颗量子科学实验卫星将于2016年7月择机发射，将在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信。卫星已经完成总装，正在进行出厂前的最后一轮加电测试。在通过出厂评审之后，量子卫星将于2016年6月转运到酒泉卫星发射中心。

社会意义

量子通信卫星的成功发射，标志着量子通信从有线阶段跨越到无线阶段，这个历史性的跨越速对未来通信机制的推动无疑是巨大的。