“墨子”孕育的梦想

“墨子”孕育的梦想

“墨子”号量子科学实验卫星的主要任务，是开展基于卫星平台的广域量子通信和量子力学基础原理检验。因此，“墨子”的主要科研任务有三个：

首先，通过量子卫星实现卫星和地面的量子密钥分发，从而实现广域的量子保密通信。

其次，“墨子”号承担着对量子力学本身的基本原理进行检验的实验任务。

第三，“墨子”号将连接中国和奥地利之间的量子通信网，以证明全球规模的量子通信网络设想是可行的。

“针尖对麦芒”的精准定位

“墨子”号量子通信卫星作为天地一体化的空间中转站，承担着发射和传输光信号的重要任务。如何保证距离地球表面数百千米的光信号能够顺利被地面光学天线接收，这其中涉及到的关键性实验技术的难度就好比是“针尖对麦芒”。

由于卫星发射的光信号是极其微弱的单光子级别，在由空间向地面传输的过程中会受到许多因素的干扰，比如星光、灯光等都将成为干扰信号传输的背景噪声。此外，卫星的运动速度很快，地面的光学天线必须时刻紧跟卫星的“节奏”，才有可能实现信号的准确接收。所以，在“墨子”号量子通信卫星的设计过程中，不仅要克服各种噪声的干扰，保证信号源的稳定，同时还要实现与地面光学天线的准确对接。尽管是如同“针尖对麦芒”般苛刻的实验条件，但是在我国科学家的不懈努力下，如此困难的技术难题依然得到了解决。

“天地一体化”量子通信

被称为“京沪干线”的地面量子通信网络，是“天地一体化”量子通信网络的地面组成部分。将城市之间的城域网连接起来实现城际量子通信非常关键，目前的技术仅能够达到点对点百千米量级的量子通信，所以就需要通过建立可信任的中继站点来起到信息中转的作用，连接相距数百千米两个城市的量子通信网络。已经建立起来的北京、济南、合肥、上海四个量子通信城域网，与空间的量子卫星共同构成了覆盖全球的广域网络，充分利用卫星覆盖的广域性和光纤入户的便利性，从而真正实现“天地一体化”的量子通信。

开启量子通信新时代

随着量子卫星的发射升空和“京沪干线”的完工，预示着中国的广域量子通信体系为率先建成全球化的量子通信卫星网络奠定了基础，人类即将实现全球范围内卫星和地面间的首次量子通信。“天地一体化”的量子通信网络即将铺就，历经30余年的量子信息研究也将步入深化应用的时代。未来，量子通信不仅仅只是一种全新的加密通信手段，它将成为新一代信息网络安全解决方案的关键技术和日益普遍的电子服务安全基石，成为保障未来社会信息安全的重要基础之一。也许就在不远的将来，量子通信技术将如同手机、电脑一般，走入寻常百姓家。

这是不是意味着，人类渴望的绝对安全通信的梦想即将成为现实？

量子通信概念图