“天知地知”的密信再非神话

    16日晨1时40分，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空。这将使我国在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信，构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。

    建设：卫星与4个地面站合力

    中国量子科学实验卫星首席科学家、中国科学院院士潘建伟介绍，量子通信的安全性基于量子物理基本原理，单光子的不可分割性和量子态的不可复制性保证了信息的不可窃听和不可破解，从原理上确保身份认证、传输加密以及数字签名等的无条件安全，可从根本上、永久性解决信息安全问题。

    科学家在量子卫星上搭载了自主研发的“四种武器”：量子密钥通信机、量子纠缠发射机、量子纠缠源和量子试验控制与处理机。工程还建设了包括南山、德令哈、兴隆、丽江4个量子通信地面站和阿里量子隐形传态实验站在内的地面科学应用系统，与量子卫星共同构成天地一体化量子科学实验系统。

    验证：实现不会被破解的奇迹

    潘建伟介绍，量子通信利用基于物理学的基本原理，利用微光世界的最小单元，在原理上将实现不会被破解的奇迹。潘建伟比喻，15w灯泡，每秒都会发射一些能量，如果用放大镜来看它是由小颗粒组成，如果在量子通信中将这种小颗粒用来做信号，就不能被分割成半个的小颗粒，“如果有人在偷听，要么就是把光子拿走了，要么就是有人在拍照复制，不管怎样都会对状态产生影响。”

关键问题

    量子究竟是什么？

    答：量子是构成物质的基本单元，是能量的最基本携带者，不可再分割。量子世界中有两个基本原理：

    1、量子叠加，就是指一个量子系统可以处在不同量子态的叠加态上。

    2、量子纠缠，即当两个微观粒子处于纠缠态，不论分离多远，对其中一个粒子的量子态做任何改变，另一个会立刻感受到，并做相应改变。

关键任务

    4项科学实验

    星地高速量子密钥分发实验

    建立地面与卫星之间超远距离的量子信道，实现卫星与地面之间的量子密钥分发，开展绝对安全的保密通信实验，量子密钥初始码产生率大于1kbps。

    广域量子通信网络实验

    在地面建两个光纤量子通信网络，通过光纤与其相邻的固定量子通信地面站连通。

    星地量子纠缠分发实验

    卫星上的量子纠缠光源同时向两个地面站分发纠缠光子，在完成量子纠缠分发后，对纠缠光子同时进行独立的量子测量。

    地星量子隐形传态实验

    地面量子纠缠源将纠缠光子对中的一个光子通过地面发射望远镜发送到卫星平台，在地面将纠缠光子与待传送态进行联合Bell态测量实现量子隐形传态，卫星对接收到的纠缠光子进行量子测量以验证被传态的正确性，开展地星量子隐形传态的可行性研究。

    1项演示试验

    星地双向激光通信技术演示试验

    开展卫星的高速相干激光通信机与地面通信接收站之间实时的双向激光通信试验，进行图像、视频、数据等的在轨演示。星地最高数传码速率达5Gbps，达到国际先进水平。