據新華社甘肅酒泉8月16日電（記者 吳晶晶 楊維漢 徐海濤） 2016年8月16日1時40分，我國在酒泉衛星發射中心用長征二號丁運載火箭成功將世界首顆量子科學實驗衛星“墨子號”發射升空。這將使我國在世界上首次實現衛星和地面之間的量子通信，構建天地一體化的量子保密通信與科學實驗體系。

中科院量子卓越創新中心主任、中國量子衛星項目首席科學家潘建偉院士介紹，量子通信的安全性基于量子物理基本原理，單光子的不可分割性和量子態的不可復制性保證了信息的不可竊聽和不可破解，從原理上確保身份認證、傳輸加密以及數字簽名等的無條件安全，可從根本上、永久性解決信息安全問題。

量子衛星2011年12月立項，是中科院空間科學先導專項首批科學實驗衛星之一。其主要科學目標一是進行星地高速量子密鑰分發實驗，并在此基礎上進行廣域量子密鑰網絡實驗，以期在空間量子通信實用化方面取得重大突破；二是在空間尺度進行量子糾纏分發和量子隱形傳態實驗，在空間尺度驗證量子力學理論。

工程還建設了包括南山、德令哈、興隆、麗江4個量子通信地面站和阿里量子隱形傳態實驗站在內的地面科學應用系統，與量子衛星共同構成天地一體化量子科學實驗系統。

潘建偉表示，我國自主研發的量子衛星突破了一系列關鍵技術，包括高精度跟瞄、星地偏振態保持與基矢校正、星載量子糾纏源等。量子衛星的成功發射和在軌運行，將有助于我國在量子通信技術實用化整體水平上保持和擴大國際領先地位，實現國家信息安全和信息技術水平跨越式提升，有望推動我國科學家在量子科學前沿領域取得重大突破，對于推動我國空間科學衛星系列可持續發展具有重大意義。

競爭加劇，我們如何領跑？

“我相信量子技術在21世紀的重要性可與上個世紀的曼哈頓計劃相比。”中科院量子卓越創新中心主任、中國量子衛星項目首席科學家潘建偉院士說。也就是說，量子技術可能像曼哈頓計劃造出原子彈那樣改變世界格局。

由于量子通信和量子計算的巨大前景，各個大國都在競相發展相關技術。歐盟今年4月宣布，投入10億歐元支持量子技術，這是歐盟繼石墨烯和腦科學之后的第三個旗艦型科研項目。該項目領導者之一、德國整合量子科學和技術中心負責人托馬索·卡拉爾科說，在歐盟確定頭兩個旗艦項目時，量子技術入選的時機不如現在成熟。因為那是在斯諾登揭露美國的大規模監聽活動之前。現在歐洲希望有更具保密性的通信技術。

美國白宮也剛剛在7月底發布官方博文，援引美國國家科技委員會7月提出的報告《推進量子信息科學：國家的挑戰與機遇》，建議加大對量子信息科學的投入。實際上，美國多個政府部門如國防部、航天局、國家標準與技術研究所（NIST）等早就對量子信息技術研究大量投入。尤其是NIST得到美國政府高強度和穩定的支持，每年獲得大量經費。在過去10余年間，NIST在量子調控和量子信息領域產生了5名諾貝爾物理學獎獲得者。

許多高科技公司也在量子技術方面大量投入。如谷歌與美國航天局、加利福尼亞大學圣巴巴拉分校聯合成立了量子人工智能實驗室，并推出了量子計算機開發計劃；2014年，IBM宣布將于隨后5年內在以量子計算技術為重點的一些領域投入30億美元；還有一些相對較小的科技公司也嶄露頭角，比如Battele公司正在運行美國第一個商業化的量子密碼通信網絡。

潘建偉說，“墨子號”發射以后，如果效果達到預期，下一步還計劃發射“墨子二號”“墨子三號”。“單顆低軌衛星無法覆蓋全球，同時由于強烈的太陽光背景，目前的星地量子通信只能在夜間進行。要實現高效的全球化量子通信，還需要形成一個衛星網絡。”

未來，一個由幾十顆量子衛星組成的“璀璨星群”，將與地面量子通信干線“攜手”，支撐起“天地一體”的量子通信網。

到2030年左右，中國力爭率先建成全球化的廣域量子保密通信網絡。在此基礎上，構建信息充分安全的“量子互聯網”，形成完整的量子通信產業鏈和下一代國家主權信息安全生態系統。

“安全的通信是屬于我們的，但是科學研究是面向全世界開放的。”潘建偉透露，第一個開放的項目是與奧地利科學院合作，實現北京和維也納之間的洲際量子保密通訊，之后將和更多國家合作開展量子信息技術方面的研究。

繼量子衛星之后，潘建偉團隊還計劃開展空間站“量子調控與光傳輸研究”項目，研究星間量子通信技術等，同時進行量子密鑰組網應用等研究，為下一步衛星組網奠定技術基礎。

“隨著中國科技的迅猛發展，我相信量子通信將在10年左右時間輻射千家萬戶。期盼在我有生之年，能親眼目睹以量子計算為終端、以量子通信為安全保障的量子互聯網的誕生。”潘建偉說，“我相信中國科學家們做得到。”

潘建偉科研團隊是這個衛星項目中的中堅力量，他們還主導了今年下半年將交付使用的“京滬干線”量子通信網，這也將是全世界規模最大的量子通信網。可以說，在量子通信研究和應用方面，中國現在是世界的排頭兵。