中國發射的世界首顆量子科學實驗衛星「墨子號」經過四個月在軌測試，各項測試指標今年達到甚至優於任務要求。量子衛星首席科學家潘建偉院士表示，「墨子號」可在上千公里外的太空以10kbps的速率給地面站分發量子密鑰，比地面同距離光纖量子通信水平提高了15個數量級以上。這一技術突破令中國具備對南海諸島、遠洋艦艇等光纖無法覆蓋地區提供量子通信保障的能力，將為中國構建全球天地一體化量子保密通信網絡提供技術支撐。
「墨子號」是中國完全自主研製的世界上第一顆空間量子科學實驗衛星。經過中國科學技術大學、中科院上海技術物理研究所、中科院微小衛星創新研究院、中科院光電技術研究所、國家天文台、國家空間科學中心等單位10餘年的協同攻關，「墨子號」在去年8月16日於酒泉衛星發射中心升空。這是國際上首次開展空間尺度量子科學實驗，創新性地突破了包括星地量子信道、空間單光子探測、高亮度空間量子糾纏光源等多項國際領先的關鍵技術。
速度大幅拋離等距光纖
「墨子號」昨日在圓滿完成四個月的在軌測試後，正式交付給科學家團隊使用。據了解，「墨子號」依據在軌測試大綱完成了衛星、載荷及天地一體化測試內容，驗證了衛星平台及有效載荷整體性能滿足量子科學實驗衛星研製總要求及科學實驗任務需求。其中，多項測試結果優於預期，並已取到初步實驗數據，這令潘建偉等科學家及工程人員十分驚喜。
通過衛星和地面站之間的量子密鑰分發，實現星地量子保密通信，並通過衛星中轉實現可覆蓋全球的量子保密通信，是「墨子號」衛星的主要應用目標。在軌測試顯示，「墨子號」可在上千公里外的太空以10kbps的速率給地面站分發量子密鑰，比地面同距離光纖量子通信水平提高了15個數量級以上。「原本用光纖從北京到上海直接送的話，大概每300年只能送一個密鑰。有了這個技術後，與光纖技術相比，1,000公里速率提高16個數量級，1,200公里速率提高20個數量級，從這個角度來講，是非常非常巨大的改變」，潘建偉院士表示。
將為基礎物理學作貢獻
這一技術的突破，令中國具備了對南海諸島、駐外使領館、遠洋艦艇等光纖無法覆蓋的地區直接提供高安全等級量子通信保障的能力，並為中國未來構建覆蓋全球的天地一體化量子保密通信網絡提供可靠的技術支撐。
不僅是應用方面，「墨子號」還肩負着中國科學界多項前沿研究的重任。在軌測試期間，中國科學家通過「墨子號」的星地糾纏分發，能夠在相距1,200公里以上的兩個地面站之間以每秒一對的速度建立起量子糾纏，而這將使得人類首次具有在空間尺度開展量子科學實驗的能力，並為未來在外太空開展廣義相對論、量子引力等物理學基本原理的檢驗作好技術準備，將成為中國在基礎物理學領域對世界的又一重要貢獻。
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