中国成功发射全球首颗量子科学实验卫星

本篇文章1805字，读完约5分钟

中国成功发射了世界上第一颗量子科学实验卫星

8月16日凌晨1点40分，中国在酒泉卫星发射中心成功发射了世界上第一颗量子科学实验卫星(简称量子卫星)。发射任务的成功标志着中国科学研究又迈出了重要的一步。

量子卫星是中国科学院空.首批科学实验卫星之一其主要科学目标是借助卫星平台在卫星和地面之间进行高速量子密钥分配实验，然后在此基础上进行广域量子密钥网络实验，以便在空之间量子通信的实际应用中取得重大突破；在空尺度上进行了量子纠缠分布和量子隐形传态实验，在空尺度上进行了量子力学完备性测试的实验研究。

量子卫星项目由中国科学院National/きだよ 0科学中心全面负责。中国科技大学负责提出科学目标和开发科学应用系统。中国科学院上海微卫星创新研究所(上海微卫星工程中心)专注于卫星系统的整体开发，中国科学院上海技术物理研究所和中国科技大学共同开发有效载荷子系统；中国科学院National/きだよ 0科学中心在地球观测和数字地球科学中心等单位的参与下，牵头开发、建设和运行地面支持系统。

中国自主研发的量子卫星突破了一系列高新技术，包括同时瞄准两个地面站的高精度星地光路对准、星地偏振态保持和基矢校正、星载量子纠缠源等工程级关键技术。这颗卫星的设计寿命是两年。量子卫星的成功发射和在轨运行，将有助于中国保持和扩大量子通信技术实际应用总体水平的国际领先地位，实现国家信息安全和信息技术水平的跨越式提高。有望推动中国科学家在量子科学前沿领域取得重大突破，对促进中国空科学卫星系列的可持续发展具有重要意义。

此次任务还携带并发射了中国科学院研制的稀薄大气科学实验卫星和西班牙的小型科学实验卫星。

长征二号运载火箭是由中国航天科技集团公司下属的上海航天技术研究所研制的。这次发射是长征系列运载火箭的第234次飞行。

tai/きだ0/卫星模拟数据图

“量子科学实验卫星”示意图。

工作人员调试了超冷原子光学晶格平台的激光伺服系统。新华社

潘建伟院士展示了用于长途安全呼叫的实用量子通信产品。新华社

什么是量子通信？

在量子世界中有一种类似“心灵感应”的现象，那就是量子纠缠。就像一些双胞胎一样，虽然我哥哥在北京，我哥哥在上海，但是当我哥哥很开心的时候，我哥哥也会很开心；当我的兄弟处于特殊的痛苦中时，我的兄弟也会处于特殊的痛苦中。

量子纠缠是指微观世界中两个具有共同源的微观粒子之间的纠缠。不管它们相距多远，只要一个粒子的状态改变，另一个粒子的状态也会相应地改变，也就是说，两个或多个稳定粒子之间会有很强的量子关系，但为什么会这样呢？科学家们直到今天才发现。

实验证明，无论两个纠缠态的光量子相距多远，只要一个发生变化，另一个就会瞬间发生变化。量子保密通信就是利用这一特性实现的，即基于量子纠缠态理论，信息传输是通过量子密钥传输和量子隐形传态实现的。

其过程如下:预先构建一对纠缠光量子，将该对光量子放在通信双方，共同测量量子态未知的光量子和发送方的光量子，使接收方的光量子瞬间变化到与发送方的变化态对称的某一状态，然后通过经典信道将共同测量的信息传输给接收方，接收方根据接收到的信息对变化后的光量子进行变换(相当于反向变换)。

量子通信的关键要素是量子密钥，它使用具有量子态的物质作为密码。在传递信息的过程中，一旦量子密钥被截获，它自身的状态就会立即改变。截取量子密钥的人只能得到无效信息，而信息的合法接收者可以立即检测到它，直到安全无误地接收到新密钥。

量子卫星能做什么？

中国的量子科学实验卫星重约640公斤，由长征二号乙运载火箭发射，运行在500公里的太阳同步轨道上，轨道倾角为97.37°。它被设计在轨道上运行两年。科学家们已经在300公里外的地面上成功地进行了量子纠缠实验，量子科学实验卫星将把这个实验带到外层的空，连接中国和欧洲之间的量子通信网络，旨在建立一个卫星和地面之间的远程量子科学实验平台，这在世界上首次在空大规模实现

卫星的核心是一种可以成对产生纠缠量子的晶体，不管它们相距多远，它的性质仍然是纠缠的。它的第一个任务是将其中一对量子发送到北京和维也纳的地面站，并使用它们生成密钥；第二个任务是证明这种纠缠可以存在于相距数千米的粒子之间，因为量子理论预测纠缠总是存在于任何距离；第三个任务是尝试地面和卫星之间的量子隐形传态，利用传统方式传输的纠缠量子对及其携带的信息，在新的位置重建光子的量子态。

来源：零点娱乐时刊