今年1月，中國科學技術大學發布消息，該校潘建偉院士及其同事彭承志等組成的研究團隊，最近與合作者利用“墨子號”量子科學實驗衛星，在中國和奧地利之間首次實現距離達7600公里的洲際量子密鑰分發，并利用共享密鑰實現加密數據傳輸和視頻通信。該成果標志著“墨子號”已具備洲際量子保密通信能力，為構建全球化量子通信網絡奠定堅實基礎。
2016年8月16日凌晨，“墨子號”量子科學實驗衛星在酒泉衛星發射中心成功發射。該衛星是世界第一顆從事空間尺度量子科學實驗的衛星。升空之后，它配合多個地面站，在國際上率先實現星地高速量子密鑰分發、星地雙向量子糾纏分發及空間尺度量子非定域性檢驗、地星量子隱形傳態以及探索廣域量子密鑰組網等實驗。
“墨子號”科學應用系統總設計師彭承志表示，量子通信基于量子物理學的基本原理，克服了經典加密技術內在的安全隱患，是迄今為止唯一被嚴格證明是無條件安全的通信方式，可以從根本上解決國防、金融、政務、商業等領域的信息安全問題。目前，基于光纖的城域和城際量子通信技術正在走向實用化和產業化，我國在這方面已經走在了世界前列。但是由于光纖的固有損耗以及單光子狀態的不可復制性，目前點對點光纖量子通信的距離難以突破百公里量級。因此，要實現廣域乃至全球化的量子通信網絡，還需要借助衛星的中轉。
“墨子號”正是在這種大背景下應運而生。“墨子號”是中科院空間科學戰略性先導科技專項中首批確定的5顆科學實驗衛星之一。在“墨子號”首席科學家潘建偉看來，如果說地面量子通信構建了一張連接每個城市、每個信息傳輸點的“網”，那么“墨子號”就像一桿將這張網射向太空的“標槍”。 “天地網”織就后，海量信息將實現“無條件”安全。
“墨子號”由中國科大、中科院微小衛星創新研究院、中科院上海技術物理所等多家單位合作研制。 “墨子號”重約640千克，設計壽命為兩年，運行在高度約500千米的極地軌道。但“墨子號”自上天以來，迄今已在軌運行兩年零兩個月，不僅實現“千公里級”的星地雙向量子糾纏分發，打破此前國際上保持多年的“百公里級”紀錄，而且在國際上第一次成功實現“千公里級”的星地雙向量子通信，提前完成預先設定的量子糾纏分發、量子密鑰分發、量子隱形傳態三大科學任務，并且結合“京滬干線”首次成功實現洲際量子保密通信。
潘建偉坦言，“墨子號”研制過程中，攻克了許多技術難題才拿下。比如量子糾纏源，雖然只有機頂盒大小，作用卻非常關鍵，它是衛星在空中做各種實驗的源頭。平時實驗室里糾纏源的體積非常大，研究人員不僅把它做到小型化，還通過一系列創新讓它滿足空間環境要求。此外，“墨子號”對精準控制的要求也前所未有的高。 “墨子號”系統總師朱振才介紹，量子衛星飛行中，攜帶的兩個激光器要分別瞄準兩個相距上千公里的地面站，向左向右同時傳輸量子密鑰，且衛星上的光軸和地面望遠鏡的光軸要始終精確對準，就好比衛星上的“針尖”對地面上的“麥芒”。
“墨子號”的巨大成功，是中國科大等多家科研單位“強強聯手”的結果。 “墨子號”發射以后，如果效果達到預期，下一步還將發射“墨子二號”“墨子三號”。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，支撐起天地一體化的量子通信網。到2030年，中國力爭率先建成全球化的廣域量子保密通信網絡。
作為“墨子號”參與研制單位之一，中科院微小衛星創新研究院是我國航天衛星及相關技術領域的總體科研之一，15年以來已成功研制、發射新一代北斗導航衛星、“悟空號”暗物質粒子探測衛星、“墨子號”量子科學實驗衛星、全球二氧化碳監測科學實驗衛星、“天宮二號”伴隨衛星等38顆衛星，成功率達100%，多項成果入選十九大報告、年度新年賀詞等。
