今天（8月10日）的《人民日報》頭版頭條，刊登了一則題為《中國量子通信領(lǐng)跑世界》的通訊，宣布我國“墨子號”量子科學實驗衛(wèi)星提前并圓滿實現(xiàn)全部既定科學目標，為我國繼續(xù)引領(lǐng)該領(lǐng)域前沿研究奠定了基礎(chǔ)。

團結(jié)君在里面看到了一個熟悉的名字——潘建偉，除了科學家身份以外，他還是九三學社中央常委、九三學社安徽省委會主委。

此次《人民日報》的頭版頭條報道，所掛的欄頭是“砥礪奮進的五年”，這一欄目意在全景展示中共十八大以來波瀾壯闊的歷史進程，迎接中共十九大的召開。這也足以說明，量子通信技術(shù)的突破，在我國近些年的發(fā)展軌跡中，是濃墨重彩的一筆。仔細讀來，其中成就，實在讓人振奮。

概括起來，就是完成目標+兩大突破+全面領(lǐng)先。

根據(jù)以往報道，“墨子號”的主要目標為：借助衛(wèi)星平臺，進行星地高速量子密鑰分發(fā)實驗，并在此基礎(chǔ)上進行廣域量子密鑰網(wǎng)絡實驗，以期在空間量子通信實用化方面取得重大突破；在空間尺度進行量子糾纏分發(fā)和量子隱形傳態(tài)實驗，開展空間尺度量子力學完備性檢驗的實驗研究。

這些目標，已經(jīng)全部圓滿實現(xiàn)！

此外，潘建偉領(lǐng)銜團隊利用“墨子號”，在國際上首次成功實現(xiàn)了從衛(wèi)星到地面的量子密鑰分發(fā)和從地面到衛(wèi)星的量子隱形傳態(tài)。這是我國科學家在空間量子物理研究領(lǐng)域的兩項重大突破。

完成目標，實現(xiàn)突破，有什么意義呢？文章里用了一個很重的詞：標志著我國量子通信領(lǐng)域的研究在國際上達到全面領(lǐng)先的優(yōu)勢地位。

此外，兩項成果擬于今天（8月10日）同時在線發(fā)表于國際權(quán)威學術(shù)期刊《自然》雜志上。

激不激動！

多的不說，我們一起來閱讀這兩篇文章，感受一下我國科技迅猛發(fā)展的喜悅。

日前，中國科學院在京召開新聞發(fā)布會，宣布“墨子號”量子科學實驗衛(wèi)星提前并圓滿實現(xiàn)全部三大既定科學目標，為我國在未來繼續(xù)引領(lǐng)世界量子通信技術(shù)發(fā)展和空間尺度量子物理基本問題檢驗前沿研究奠定了堅實的科學與技術(shù)基礎(chǔ)。

由中國科學技術(shù)大學潘建偉教授領(lǐng)銜的中國科學院聯(lián)合研究團隊利用“墨子號”量子科學實驗衛(wèi)星，在國際上首次成功實現(xiàn)了從衛(wèi)星到地面的量子密鑰分發(fā)和從地面到衛(wèi)星的量子隱形傳態(tài)。這是繼先前在國際上率先實現(xiàn)千公里級星地雙向量子糾纏分發(fā)和量子力學非定域性檢驗之后，我國科學家利用“墨子號”量子衛(wèi)星實現(xiàn)的空間量子物理研究另外兩項重大突破。

此次圓滿完成的星地高速量子密鑰分發(fā)實驗和地星量子隱形傳態(tài)實驗，使得安全通信速率比傳統(tǒng)技術(shù)提升萬億億倍，為構(gòu)建覆蓋全球的量子保密通信網(wǎng)絡奠定了堅實的科學和技術(shù)基礎(chǔ)，并向空間尺度的量子物理和量子引力的實驗探索邁出了第一步。同時，也標志著我國量子通信領(lǐng)域的研究在國際上達到全面領(lǐng)先的優(yōu)勢地位。據(jù)悉，兩項成果擬于8月10日同時在線發(fā)表于國際權(quán)威學術(shù)期刊《自然》雜志上。

（《人民日報》8月10日一版）

日前，中國科學院在京召開新聞發(fā)布會對外宣布，“墨子號”量子科學實驗衛(wèi)星提前并圓滿實現(xiàn)全部三大既定科學目標，為我國在未來繼續(xù)引領(lǐng)世界量子通信技術(shù)發(fā)展和空間尺度量子物理基本問題檢驗前沿研究奠定了堅實的科學與技術(shù)基礎(chǔ)。

中國科學技術(shù)大學潘建偉教授及其同事彭承志等組成的研究團隊，聯(lián)合中國科學院上海技術(shù)物理研究所王建宇研究組、微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院、光電技術(shù)研究所、國家天文臺、紫金山天文臺、南京天文儀器有限公司、國家空間科學中心等，在中國科學院空間科學戰(zhàn)略性先導科技專項的支持下，利用“墨子號”量子科學實驗衛(wèi)星，在國際上首次成功實現(xiàn)了從衛(wèi)星到地面的量子密鑰分發(fā)和從地面到衛(wèi)星的量子隱形傳態(tài)。兩項成果于8月10日同時在線發(fā)表在國際權(quán)威學術(shù)期刊《自然》雜志上。這是繼先前在國際上率先實現(xiàn)千公里級星地雙向量子糾纏分發(fā)和量子力學非定域性檢驗的研究成果發(fā)表在《科學》雜志之后，我國科學家利用“墨子號”量子衛(wèi)星實現(xiàn)的空間量子物理研究另外兩項重大突破。

中國科學院院長、黨組書記白春禮表示，“墨子號”開啟了全球化量子通信、空間量子物理學和量子引力實驗檢驗的大門，為我國在國際上搶占了量子科技創(chuàng)新制高點，成為國際同行的標桿，實現(xiàn)了“領(lǐng)跑者”的轉(zhuǎn)變。

量子保密通信是目前人類唯一已知的不可竊聽、不可破譯的無條件安全的通信方式

通信安全是國家信息安全和人類經(jīng)濟社會生活的基本需求。千百年來，人們對于通信安全的追求從未停止。然而，基于計算復雜性的傳統(tǒng)加密技術(shù)，在原理上存在著被破譯的可能性。隨著數(shù)學和計算能力的不斷提升，經(jīng)典密碼被破譯的可能性與日俱增。

潘建偉說：“通過量子通信可以解決這個問題。也就是說，把量子物理與信息技術(shù)相結(jié)合，利用量子調(diào)控技術(shù)，用一種革命性的方式對信息進行編碼、存儲、傳輸和操縱，從而在確保信息安全、提高運算速度、提升測量精度等方面突破經(jīng)典信息技術(shù)的瓶頸。”

通常認為，量子通信主要研究內(nèi)容包括量子密鑰分發(fā)（量子保密通信）和量子隱形傳態(tài)。

量子密鑰分發(fā)通過量子態(tài)的傳輸，在遙遠兩地的用戶共享無條件安全的密鑰，利用該密鑰對信息進行一次一密的嚴格加密，這是目前人類唯一已知的不可竊聽、不可破譯的無條件安全的通信方式。

“通俗來講，量子密鑰分發(fā)，就好比一個人想要傳遞秘密給另外一個人，需要把存放秘密的箱子和一把鑰匙傳給接收方。接收方只有用這把鑰匙打開箱子，才能取到秘密。沒有這把鑰匙，別人無法打開箱子，而且一旦這把鑰匙被別人動過，傳送者會立刻發(fā)現(xiàn)，原有的鑰匙作廢，再給一把新的鑰匙，直到確保接收方本人拿到。”潘建偉說。

那么，為什么鑰匙被別人一碰，就能立刻被知曉呢？

因為，科學家利用量子有多個疊加態(tài)的原理，用量子作為密鑰。這樣一來，一旦有人試圖截獲或測試量子密鑰，就會改變量子狀態(tài)，科學家便能立刻從改變中發(fā)現(xiàn)有人動了鑰匙。所以，利用量子不可克隆和不可分割的特性，就能實現(xiàn)無條件安全的通信方式。

量子通信的另一重要內(nèi)容量子隱形傳態(tài)，是利用量子糾纏特性可以將物質(zhì)的未知量子態(tài)精確傳送到遙遠地點，而不用傳送物質(zhì)本身，通過隱形傳輸實現(xiàn)信息傳遞。遠距離量子隱形傳態(tài)是實現(xiàn)分布式量子信息處理網(wǎng)絡的基本單元。

外太空光信號損耗非常小，因此通過衛(wèi)星的輔助可以大大擴展量子通信距離

量子通信通常采用單光子作為物理載體，最為直接的方式是通過光纖或者近地面自由空間信道傳輸。但是，這兩種信道的損耗都隨著距離的增加而指數(shù)增加。由于量子不可克隆原理，量子通信的信號不能像經(jīng)典通信那樣被放大，這使得之前量子通信的世界紀錄為百公里量級。根據(jù)數(shù)據(jù)測算，通過1200公里的光纖，即使有每秒百億發(fā)射率的單光子源和完美的探測器，也需要數(shù)百萬年才能建立一個比特的密鑰。因此，如何實現(xiàn)安全、長距離、可實用化的量子通信是該領(lǐng)域的最大挑戰(zhàn)和國際學術(shù)界幾十年來奮斗的共同目標。

中國科學院上海技術(shù)物理研究所研究員，量子科學實驗衛(wèi)星工程常務副總師、衛(wèi)星系統(tǒng)總指揮王建宇說：“利用外太空幾乎真空因而光信號損耗非常小的特點，通過衛(wèi)星的輔助可以大大擴展量子通信距離。同時，由于衛(wèi)星具有方便覆蓋整個地球的獨特優(yōu)勢，是在全球尺度上實現(xiàn)超遠距離實用化量子密碼和量子隱形傳態(tài)最有希望的途徑?！?/span>

從本世紀初以來，該方向已成為國際學術(shù)界激烈角逐的焦點。潘建偉團隊為實現(xiàn)星地量子通信開展了一系列先驅(qū)性的實驗研究。

2003年，潘建偉團隊提出了利用衛(wèi)星實現(xiàn)星地間量子通信、構(gòu)建覆蓋全球量子保密通信網(wǎng)的方案，隨后于2004年在國際上首次實現(xiàn)了水平距離13公里（大于大氣層垂直厚度）的自由空間雙向量子糾纏分發(fā)，驗證了穿過大氣層進行量子通信的可行性。2011年底，中科院戰(zhàn)略性先導科技專項“量子科學實驗衛(wèi)星”正式立項。2012年，潘建偉領(lǐng)銜的中科院聯(lián)合研究團隊在青海湖實現(xiàn)了首個百公里的雙向量子糾纏分發(fā)和量子隱形傳態(tài)，充分驗證了利用衛(wèi)星實現(xiàn)量子通信的可行性。2013年，中科院聯(lián)合研究團隊在青海湖實現(xiàn)了模擬星地相對運動和星地鏈路大損耗的量子密鑰分發(fā)實驗，全方位驗證了衛(wèi)星到地面的量子密鑰分發(fā)的可行性。隨后，該團隊經(jīng)過艱苦攻關(guān)，克服種種困難，最終成功研制了“墨子號”量子科學實驗衛(wèi)星。“墨子號”衛(wèi)星于2016年8月16日在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，經(jīng)過4個月的在軌測試，2017年1月18日正式交付開展科學實驗。

為構(gòu)建覆蓋全球的量子保密通信網(wǎng)絡奠定了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)

此次完成的星地高速量子密鑰分發(fā)實驗是“墨子號”量子衛(wèi)星的科學目標之一。

中國科學技術(shù)大學研究員，量子科學實驗衛(wèi)星科學應用系統(tǒng)總師、衛(wèi)星系統(tǒng)副總師彭承志說：“量子密鑰分發(fā)實驗采用衛(wèi)星發(fā)射量子信號，地面接收的方式?！犹枴孔有l(wèi)星過境時，與河北興隆地面光學站建立光鏈路，通信距離從645公里到1200公里。在1200公里通信距離上，星地量子密鑰的傳輸效率比同等距離地面光纖信道高20個數(shù)量級（萬億億倍）。衛(wèi)星上量子誘騙態(tài)光源平均每秒發(fā)送4000萬個信號光子，一次過軌對接實驗可生成30萬比特的安全密鑰，平均成碼率可達1千1百比特每秒?！?/span>

潘建偉表示，這一重要成果為構(gòu)建覆蓋全球的量子保密通信網(wǎng)絡奠定了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)?！耙孕堑亓孔用荑€分發(fā)為基礎(chǔ)，將衛(wèi)星作為可信中繼，可以實現(xiàn)地球上任意兩點的密鑰共享，將量子密鑰分發(fā)范圍擴展到覆蓋全球。此外，將量子通信地面站與城際光纖量子保密通信網(wǎng)（如合肥量子通信網(wǎng)、濟南量子通信網(wǎng)、京滬干線）互聯(lián)，可以構(gòu)建覆蓋全球的天地一體化保密通信網(wǎng)絡?！?/span>

地星量子隱形傳態(tài)實驗是“墨子號”量子衛(wèi)星的另一個科學目標之一。

“量子隱形傳態(tài)實驗采用地面發(fā)射糾纏光子、天上接收的方式，‘墨子號’量子衛(wèi)星過境時，與海拔5100米的西藏阿里地面站建立光鏈路。地面光源每秒產(chǎn)生8000個量子隱形傳態(tài)事例，地面向衛(wèi)星發(fā)射糾纏光子，實驗通信距離從500公里到1400公里，所有6個待傳送態(tài)均以大于99.7%的置信度超越經(jīng)典極限?！迸沓兄菊f：“假設(shè)在同樣長度的光纖中重復這一工作，需要3800億年（宇宙年齡的20倍）才能觀測到1個事例。這一重要成果為未來開展空間尺度量子通信網(wǎng)絡研究，以及空間量子物理學和量子引力實驗檢驗等研究奠定了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)?！?/span>

（《人民日報》8月10日六版）

“如果奇跡有顏色，那么一定是中國紅！”看完了《人民日報》的報道，有沒有一種驕傲和自豪油然而生呢？這里我們簡單介紹一下我們的這位主人公、“九三學社的驕傲”——潘建偉。

2017年2月8日晚，2016年度感動中國人物頒獎禮在央視綜合頻道播出，獲獎名單正式揭曉。量子科學實驗衛(wèi)星先導專項首席科學家、中科院院士 、九三學社中央常委潘建偉榮獲 “感動中國”人物稱號。

當九三學社中央主席韓啟德得知潘建偉榮獲“感動中國”稱號后，第一時間致賀信，向他表示祝賀。

在賀信中，韓啟德號召全社同志要以潘建偉為榜樣，大力弘揚九三學社愛國民主科學優(yōu)良傳統(tǒng)，從我做起，勇攀高峰，在本職崗位上建功立業(yè)，在社務工作中勇挑重擔，為實踐科技創(chuàng)新的“頂天立地”，實現(xiàn)“兩個一百年”奮斗目標和中華民族偉大復興的中國夢貢獻力量。

時間回溯至2016年8月16日。由我國科學家自主研制的世界首顆量子科學實驗衛(wèi)星“墨子號”在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心升空，并在世界上首次實現(xiàn)衛(wèi)星和地面之間的量子通信。這意味著量子保密通信進入新紀元，這也是我國量子通信技術(shù)引領(lǐng)世界的一個標志。該項目首席科學家正是潘建偉。

作者 _ 壺語 子晗