今日，我國發射的世界首顆量子科學實驗衛星“墨子號”圓滿完成了4個月的在軌測試任務，正式交付用戶單位使用。中國科學技術大學、中科院微小衛星創新研究院、西安衛星測控中心、中科院國家空間科學中心等單位相關領導在交付使用證書上簽字。

“墨子號”是啥衛星？

世界上第一顆空間量子科學實驗衛星

“墨子號”是由我國完全自主研製的世界上第一顆空間量子科學實驗衛星，於2016年8月16日發射升空。該衛星從科學概念的提出到關鍵技術突破，從有效載荷研製到科學成果的產出，由中國科學院量子信息與量子科技前沿卓越創新中心主導完成。

面對在國際上首次開展空間尺度量子科學實驗這一全新的領域，從2003年開始，中國科學技術大學和中科院上海技術物理研究所、中科院微小衛星創新研究院、中科院光電技術研究所、國家天文台、國家空間科學中心等單位的研究人員經過長達10餘年的協同攻關，創新性地突破了包括星地量子信道、空間單光子探測、高亮度空間量子糾纏光源等多項國際領先的關鍵技術，確保了衛星的成功研製，為各項科學實驗任務的順利開展奠定了堅實的技術基礎。

圖：量子衛星首席科學家潘建偉。中國經濟網記者佘惠敏攝

“墨子號”要幹啥活？

星地量子保密通信，千公里級量子糾纏分發

“墨子號”的主要應用目標是通過衛星和地面站之間的量子密鑰分發，實現星地量子保密通信，並通過衛星中轉實現可覆蓋全球的量子保密通信。“墨子號”可以在千公里外的外太空以10kbps的速率給地面站分發量子密鑰，比地面同距離光纖量子通信水平提高了15個數量級以上。該項技術突破不僅使得我國具備了對光纖無法覆蓋的地區——如我國的南海諸島、駐外使領館、遠洋艦艇等——直接提供高安全等級量子通信保障的能力，並為我國未來構建覆蓋全球的天地一體化量子保密通信網絡提供可靠的技術支撐。

“墨子號”的另一前沿研究目標是在量子物理基本問題檢驗領域：即通過千公里量級的量子糾纏分發，首次在空間尺度檢驗量子力學的非定域性，並利用量子糾纏在地面和衛星之間實現量子隱形傳態。通過“墨子號”的星地糾纏分發，我們能夠在相距1200公里以上的兩個地面站之間以1對/秒的速度建立起量子糾纏，將使得人類首次具有在空間尺度開展量子科學實驗的能力，並為未來在外太空開展廣義相對論、量子引力等物理學基本原理的檢驗做好了堅實的技術準備，成為我國在基礎物理學領域對世界的又一重要貢獻。

“墨子號”能幹活了？

測試階段性能卓越，超過系統指標要求

量子科學實驗衛星在軌測試階段全面完成了衛星平台測試、有效載荷自測試和天地一體化鏈路測試，衛星平台和有效載荷工作一切正常，成功構建了星地單向、星地雙向、地星單向量子信道，系統信道效率、時間同步精度、跟蹤瞄準精度均超過系統指標要求，可以滿足空間量子科學實驗的要求。

在交付儀式前，量子科學實驗衛星工程常務副總師王建宇研究員向與會領導和專家做了衛星在軌測試總結報告，並表示量子衛星已經在世界上首次建立了天地一體化量子通信實驗測試平台，具備了開展空間量子科學實驗的條件。量子科學實驗衛星首席科學家潘建偉院士代表科學研究團隊做了量子衛星壽命期工作安排報告。據潘建偉介紹，目前研究團隊正在有條不紊地開展相關科學實驗工作，已獲取了初步的實驗數據。研究團隊對順利完成星地量子密鑰分發實驗、廣域量子密鑰應用演示實驗、星地雙向量子糾纏及地星量子隱形傳態實驗全部預先設定的科學實驗任務充滿信心。

圖：量子衛星在軌交付儀式現場。中國經濟網記者佘惠敏攝