2016年8月16日，我國自主研制的世界第一量子通信衛星“墨子”號在酒泉衛星發射中心成功發射，標志著我國空間科學研究邁出了重要的一步，而對于量子物理來說，或許一切才剛剛拉開帷幕。

（圖片來源百度百科）

量子被認為是物理世界里最小的、不可分割的基本個體，量子擁有很多特性，比如量子態疊加、量子糾纏、量子不可克隆定理等等；“墨子號”量子衛星就是要利用量子的這些特性來做一系列的科學實驗。

（圖片來源百度百科）

“墨子號”衛星是距離地球表面500公里高度的低軌道衛星，它在我國境內的過境時間只有短短幾分鐘，通過分布在興隆、阿里、南山等。它也是中國研制的首顆空間量子科學實驗衛星。2017年8月10日，中國科學技術大學潘建偉團隊宣布，全球首顆量子科學實驗衛星“墨子號”提前完成三大科學實驗任務，即：量子糾纏分發、量子密鑰分發、量子隱形傳態。

（視頻來源新華社，軟件來源中科大先研院）

“墨子號”衛星有四大主要部件：量子糾纏源、量子實驗控制與處理機、量子密鑰通信機、量子糾纏發射機。

量子糾纏源

量子糾纏源能夠產生糾纏在一起的兩個光子，這也是實現量子通信的最基本要素。我國的科學家把地面上體積巨大的糾纏源，濃縮得只有機頂盒那么小，這樣就可以讓它在太空中大顯神通了。

量子實驗控制與處理機

量子實驗控制與處理機相當于墨子號的大腦，它可以保證衛星向地面站傳輸量子密鑰時衛星和地面上的望遠鏡始終精確對準。

量子密鑰通信機

通過量子密鑰通信機，科學家實現了衛星與地面之間的量子密鑰分發，開展絕對安全的保密通信實驗。

量子糾纏發射機

量子糾纏發射機是用來發射光子的，量子糾纏源產生兩個糾纏在一起的光子之后，發射機可以加兩個糾纏光子，分別發向兩個地面站，實現在空間尺度上的量子糾纏分發實驗。

“墨子號”之名取自于我國科學家先賢——哲學家、墨家學派創始人墨子，他也是一位鮮為人知的偉大科學家，《墨經》里記載了世界上第一個“小孔成像”實驗，該實驗解釋了小孔成倒像的原因，而這正是現代照相技術原理的起源。

這個實驗指出了光是沿著直線傳播的，也是第一次對光直線傳播進行科學解釋——這在光學中是非常重要的一條原理，為量子通信的發展打下了一定的基礎。取“墨子號”來命名量子衛星，和衛星本身的意義相符，也體現了我們的文化自信。或許將來有一天，量子粒子可用來作星際的信息遠程傳輸，且運用量子效應可使傳送的信息不致被截獲和破譯。

大鵬一日同風起，扶搖直上九萬里。

中國科學技術大學于2021年1月7日宣布，中國科研團隊成功實現了跨越4600公里的星地量子密鑰分發，標志著我國已構建出天地一體化廣域量子通信網雛形，為未來實現覆蓋全球的量子保密通信網絡奠定了科學與技術基礎。

2012年，潘建偉團隊在國際上首次實現百余公里自由空間量子隱形傳態。10年后，他們成功實現突破，創造了1200公里地表量子態傳輸的新世界紀錄。據中國科學技術大學2022年最新消息，中國科學技術大學潘建偉團隊利用“墨子號”量子科學實驗衛星在遠距離的量子態傳輸方面取得重要實驗進展。該實驗首次實現了地球上相距1200公里兩個地面站之間的量子態遠程傳輸，向構建全球化量子信息處理和量子通信網絡邁出重要一步。

除此之外，量子產業發展有賴于不斷完善的科研技術體系和持續推進商業化應用，只有不斷進行技術突破，才能持續提升商業化應用的質量、性能。

在第六屆進博會期間，2023長三角G60科創走廊高質量發展要素對接大會在上海召開。會上，中電信量子集團與國科量子、科大國盾、循態量子等企業代表，共同成立啟動了“長三角G60科創走廊量子密碼應用創新聯盟（中心）”。依托于長三角地區的科研、產業、資金、人才等資源優勢，近年來量子信息技術有關應用在長三角地區持續落地，已服務政務、金融、能源等眾多領域。例如，在合肥，中電信量子集團目前已建成全球規模最大、用戶最多、應用最全的量子城域網，發展量子密話用戶超百萬戶，打造量子移動安全辦公、量子加密政務云平臺、量子安全稅控監管平臺等一批標桿案例。

依托中科大的人才優勢，安徽正在成為量子科技創新的樞紐重地，圍繞量子通信、量子計算、量子精密測量等領域，積極打造量子創新技術策源地，以科研成果熟化轉化為核心，以關鍵核心技術研發為突破點，以產業聚集發展模式為路徑，全力打造“量子科學”“量子產業”雙高地，與望江西路平行的云飛路，更因坐落著20余家量子領域上下游關聯企業而被稱為“量子大道”。

當前，我國量子科研成果不斷拓展。近年來，眾多安徽量子企業創新成果呈現“井噴”之勢，跑出了創新發展的加速度。

來源: 數字化科普小課堂