央视网消息：作为世界首颗量子科学实验卫星——“墨子号”自去年发射以来一直备受关注。近日，中国科学院举行新闻发布会，宣布“墨子号”量子卫星预先设定的三大科学目标全部提前圆满实现，这一重大成果今天在国际权威学术期刊《自然》在线发表。

中国科学家谋划建量子星座（中科院）
量子卫星提前实现三大科学目标

  “墨子号”科学实验任务（图片来源：央视新闻）
2016年8月16日，由我国科学家自主研制的世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”成功发射，瞄准了量子研究领域最前沿的三大科学目标。在中国科学院新闻发布会上，量子卫星首席科学家潘建伟介绍，继今年6月实现千公里级量子纠缠分发后，我国科学家在国际上首次成功实现了卫星和地面之间的量子密钥分发和量子隐形传态，标志着“墨子号”预先设定的三大科学目标全部圆满完成。
量子卫星首席科学家 中科院院士 潘建伟：我们也非常开心，就是说我们很快就完成了预想的两年里面的这个科学实验任务，其实我们在一年里面就已经完全完成了。
被称为“幽灵粒子”的量子，是指构成物质的最小单元，分子、原子、光子等微观粒子都是量子的表现形态。由于量子具有叠加和纠缠等很多神奇特性，量子理论已经催生了很多革命性的技术，比如晶体管、激光器，甚至最前沿的量子通信和量子计算，而量子科学研究也成为国际最前沿的探索领域。
《自然》物理科学主编 卡尔·齐姆勒斯：这两篇论文的发表意味着潘建伟教授和他的研究团队顺利完成了三项量子实验的展示，这些实验将会是全球任何基于空间的量子网络的核心组成部分。正因为有了这些努力，该研究团队才能够将应用型量子通信技术方面的研究提升到如此的天文高度。
今年6月，千公里级量子纠缠分发已经率先实现了，这次，我国科学家又在国际上首次成功实现了卫星和地面之间的量子密钥分发和量子隐形传态，那么到底什么是量子隐形传态和量子密钥分发？
首次实现地星量子隐形传态
量子隐形传态，是一种全新的通信方式。通俗来讲，就是将甲地某一粒子的量子态信息在乙地的另一粒子上还原出来，就好像是进行了一场“星际穿越”，但其实粒子本身并未被传输。“墨子号”过境时，与海拔5100m的西藏阿里地面站建立光链路，科学家通过地面装置向卫星发射纠缠光子。在500公里到1400公里的通信链路上，6个量子态均以大于99.7%的置信度被成功传送，这也是人类首次实现千公里级的量子隐形传态，为未来开展空间量子物理学和量子引力实验检验等研究奠定了可靠的技术基础。
首次实现星地量子密钥分发

中国将与欧洲开展洲际量子密钥分发（中科院供图）
量子隐形传态还处于非常前沿的科学探索阶段，但此次实现的量子密钥分发却有着实用性前景。由于量子具有不可分割和不可复制等特性，量子通信被认为是目前已知不可窃听、不可破译的绝对安全的通信方式，研究团队利用“墨子号”成功实现星地千公里级量子密钥分发。“墨子号”过境时，与地面的兴隆站建立光链路，一次过轨对接实验可生成300 K的安全密钥，密钥通过量子卫星的传输效率比通过地面光纤传输提高了整整20个数量级，也就提高了万亿亿倍。此外，由于外太空光信号损耗非常小，而且卫星具有方便覆盖全球的独特优势，量子卫星被认为是建立全球量子保密通信网的关键技术基础。
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