世界首颗量子卫星“墨子号”升空七周年

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今天,“墨子号”升空七周年。2016年8月16日,世界上首颗量子科学实验卫星“墨子号”顺利升空。“墨子号”的诞生,标志着我国在量子通信领域的巨大进步,同时,也让我国立足于世界量子通信领域高峰。

量子通信是什么?首颗量子卫星为什么叫“墨子号”?“墨子号”又取得了哪些成果?别急,我们一起打开这扇神秘的大门↓↓↓

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“墨子号”名字由来

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我国量子科学实验卫星首席科学家、中国科学院院士潘建伟说:“卫星之名取自于我国科学家先贤,体现了我们的文化自信。”

在潘建伟看来,哲学家、墨家学派创始人墨子也是一位鲜为人知的伟大科学家,《墨经》里记载了世界上第一个“小孔成像”实验,该实验解释了小孔成倒像的原因,而这正是现代照相技术原理的起源。

潘建伟说,这个实验指出了光是沿着直线传播的,也是第一次对光直线传播进行科学解释——这在光学中是非常重要的一条原理,为量子通信的发展打下了一定的基础。

取“墨子号”来命名量子卫星,和卫星本身的意义相符,也体现了我们的文化自信。

根据潘建伟所说,量子通信是目前人类唯一已知的无条件安全的通信方式世界首颗量子卫星“墨子号”升空七周年,根据量子理论能解决通信安全的问题。我国发射的全球第一颗量子科学实验卫星,意味着将在世界上率先实践量子通信。

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“墨子号”的“星路历程”

“墨子号”作为我国自主研制的全球首颗量子科学实验卫星,从最初酝酿和前期技术贮备到如今成功发射,前后历时十多年。下面,让我们一起了解一下它的“星路历程”。

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2003年,潘建伟提出量子科学实验卫星计划。

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量子墨子_量子墨子奖颁奖时间_墨子量子奖

2011年1月,中科院空间科学先导专项启动,量子卫星纳入其中。

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2011年12月,量子科学实验卫星工程启动。

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2012年,成功实现世界上最远距离的量子态隐形传输一一青海湖两岸长达97千米的自由空间量子信道。

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2013年,成功完成国际上首次星地量子密钥分发地基验证试验,克服卫星与地球之间的相对运动偏差及大气层传输耗损,证实了量子态隐形传输穿越大气层的可行,为基于卫星中继的全球化量子通信网奠定基础。

量子墨子_墨子量子奖_量子墨子奖颁奖时间

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2014年12月,转入正样研制阶段,卫星开始成熟。

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2016年8月16日,“墨子号”于酒泉卫星发射中心搭载长征二号丁运载火箭发射升空。

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2017年6月16日,“墨子号”首先成功实现两个量子纠缠光子被分发到相距超过1200千米的距离后,仍可继续保持其量子纠缠的状态。

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墨子量子奖_量子墨子奖颁奖时间_量子墨子

2018年1月,“墨子号”在中国和奥地利之间首次实现距离达7600千米的洲际量子密钥分发,具备实现洲际量子保密通信的能力。

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2022年5月,中国墨子号卫星实现1200千米地表量子态传输新纪录。

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“墨子号”的战略意义和未来展望

通信保密是世界各国都力争实现的关键技术,信息的大量传播背后也充斥着信息泄露的风险,而量子通信的安全性则为信息安全提供了有力保障世界首颗量子卫星“墨子号”升空七周年,在国家安全、金融等方面有着重要的应用价值,经过不断发展,未来优质、高效、安全的量子通信也势必走进人们的日常生活。

由于量子不可克隆原理,量子通信的信号不能像经典通信那样被放大墨子量子奖,又由于光纤信道的固有衰减,量子通信的距离受到很大限制。而墨子号的地星量子稳型传态实验可将通信距离从500公里延长到1400公里。墨子号还会进行星地高速量子密钥分发实验,并在此基础上进行广域量子密钥网络实验,在1200公里通信距离上,星地量子银的传输效率比同等距离地面光纤信道高20个数量级(万亿亿倍)。同时墨子量子奖,量子卫星在空间尺度进行量子纠缠分发和量子隐形传态实验,为未来在外太空开展广义相对论、量子引力等物理学基本原理的检验做好技术准备,成为中国在基础物理学领域对世界的又一重要贡献。目前三大预定计划均已完成,正在向应用领域继续展开实验。

未来,中国还将计划发射“墨子二号”“墨子三号”。由于单颗低轨卫星无法覆盖全球,同时由于强烈的太阳光背景,截至2022年的星地量子通信只能在夜间进行。要实现高效的全球化量子通信,还需要形成一个卫星网络。按照规划,一个由几十颗量子卫星组成的“璀璨星群”墨子量子奖,将与地面量子通信干线“携手”,支撑起“天地一体”的量子通信网。到2030年左右,中国力争率先建成全球化的广域量子保密通信网络。在此基础上,构建信息充分安全的“量子互联网”,形成完整的量子通信产业链和下一代国家主权信息安全生态系统。