观察者网报道，8月10日，中国科学技术大学潘建伟团队宣布，全球首颗量子科学实验卫星“墨子号”圆满完成了三大科学实验任务：量子纠缠分发、量子密钥分发、量子隐形传态。
1200公里的超远距离量子纠缠分发成果，1个月前曾登上顶级学术期刊《科学》的封面。这次，星地间的远距离量子密钥分发、量子隐形传态，又同时发表在另一顶级学术期刊《自然》上。
量子密钥分发成果当地时间8月9日在线刊发在《自然》上（《自然》网站截图）
量子隐形传态成果当地时间8月9日在线刊发在《自然》上（《自然》网站截图）
刊发两篇成果的本期《自然》杂志封面
据人民日报海外版报道，中国科学院院长、党组书记白春礼表示，“墨子号”开启了全球化量子通信、空间量子物理学和量子引力实验检验的大门，为中国在国际上抢占了量子科技创新制高点，成为了国际同行的标杆，实现了“领跑者”的转变。
通常认为，量子通信主要研究内容包括量子密钥分发（量子保密通信）和量子隐形传态。
量子密钥分发通过量子态的传输，在遥远两地的用户共享无条件安全的密钥，利用该密钥对信息进行一次一密的严格加密，这是目前人类唯一已知的不可窃听、不可破译的无条件安全的通信方式。
“通俗来讲，量子密钥分发，就好比一个人想要传递秘密给另外一个人，需要把存放秘密的箱子和一把钥匙传给接收方。接收方只有用这把钥匙打开箱子，才能取到秘密。没有这把钥匙，别人无法打开箱子，而且一旦这把钥匙被别人动过，传送者会立刻发现，原有的钥匙作废，再给一把新的钥匙，直到确保接收方本人拿到。”潘建伟说。
此次完成的星地高速量子密钥分发实验是“墨子号”量子卫星的科学目标之一。
“墨子号”-兴隆地面站量子密钥分发实验现场图
潘建伟表示，这一重要成果为构建覆盖全球的量子保密通信网络奠定了可靠的技术基础。以星地量子密钥分发为基础，将卫星作为可信中继，可以实现地球上任意两点的密钥共享，将量子密钥分发范围扩展到覆盖全球。此外，将量子通信地面站与城际光纤量子保密通信网（如合肥量子通信网、济南量子通信网、京沪干线）互联，可以构建覆盖全球的天地一体化保密通信网络。
据微信公众号“墨子沙龙”报道，为此，《自然》杂志的审稿人称赞星地量子密钥分发成果是 “令人钦佩的成就”（“an impressive achievement”）和“本领域的一个里程碑”（“it constitutes a milestone in the field”），并断言“毫无疑问将引起量子信息、空间科学等领域的科学家和普通大众的高度兴趣，并导致公众媒体极为广泛的报道”（“I have no doubt that it will attract the interest of scientists working in a variety of fields （including quantum information science and space science）， the general public， and lead to very extensive media coverage”）。
地星量子隐形传态实验是“墨子号”量子卫星的另一个科学目标之一。彭承志说，这一重要成果为未来开展空间尺度量子通信网络研究以及空间量子物理学和量子引力实验检验等研究奠定了可靠的技术基础。
“墨子号”-阿里地面站量子隐形传态实验现场图
《自然》杂志审稿人称赞“这些结果代表了远距离量子通信持续探索中的重大突破”（“These results represent an important breakthrough in the quest for quantum communications over long distances”）， “这个目标非常新颖并极具挑战性，它代表了量子通信方案现实实现中的重大进步”（“This goal is very challenging and new， and it represent a significant advancement of the realization of quantum communications schemes。”）。
文章的预印本在学术网站arXiv.org上公开后就受到国际科学媒体广泛关注，比如，自然新闻（Nature news）以“Quantum teleportation is even weirder than you think（量子隐形传态超乎想象的神秘）”为题进行了报道，BBC新闻分别以“First object teleported to Earth‘s orbit”和“Teleportation： Photon particles today， humans tomorrow？”为题进行了连续报道，英国《卫报》也以“Beam me up， Scotty！ Scientists teleport photons into space”为题进行了相关报道，等等。
“墨子号”量子卫星全部三大既定科学目标的成功实现，为我国在未来继续引领世界量子通信技术发展和空间尺度量子物理基本问题检验前沿研究奠定了坚实的科学与技术基础。
2016年11月9日，在河北兴隆观测站，“墨子号”量子科学实验卫星过境，科研人员在做实验（合成照片）。新华社资料图
全球首颗量子通信卫星的昨天和明天
今天，已在距离地球500公里的轨道上服役将近1年的“墨子号”收获了全世界的目光。它“昨天”的印记留在合肥的大蜀山、北京的八达岭、百余公里的青海湖，还有海拔5100米的西藏阿里。而对于“明天”的全球量子通信星座网络来说，“墨子号”仅仅是个探路者。
据澎湃新闻报道，这次量子密钥分发论文的第一作者、中科大副研究员廖胜凯向澎湃新闻感慨起往事：“我本科也学过量子力学，但说实话，很多地方不怎么能理解，学完后我就想，这个方向不太擅长，我以后就做个电子学工程师，估计不需要用到这些没太学懂的量子力学知识了。”
蓦然回首，立志做电子学工程师的廖胜凯，进入他“没学懂”的量子力学领域，已经快十年了。
量子隐形传态论文的第一作者、中科大副研究员任继刚，则更期待在基础研究方面的突破。他开玩笑道，美剧《生活大爆炸》里的理论物理学家谢尔顿“看不起”实验物理学家莱纳德，莱纳德又“看不起”工程师霍华德。完成“墨子号”的计划实验之后，任继刚希望用这样一个星地平台，测试更多激动人心的点子。
“这个东西不可能”
早在2003年左右，潘建伟就意识到，要构建一个实用化的全球量子保密通信网络，卫星是目前最可行的一个方案。这是因为，光子在地面光纤上的损耗率太大，而在星地之间，光子“走”的绝大部分路程接近真空。
要把单光子从天下发下来，或者发到天上去。很多人都觉得这个太难了。廖胜凯在加入团队后，面对了无数的挑战，他把这个过程称为“打怪兽”：“来一个小怪兽就打小怪兽，来一个大怪兽就打大怪兽。”此时，廖胜凯深刻体会到了潘建伟在项目初期面临的压力。
面对质疑，最好的回应就是实验结果。2005年，潘建伟、彭承志等人就在合肥大蜀山实现了13公里的量子纠缠分发。这个传输距离超过了大气层的等效厚度，证实了远距离自由空间量子通信的可行性。
潘建伟（资料图）
2011年，潘建伟团队又在青海湖实现了首个超过100公里的量子纠缠分发实验。任继刚回忆道，研究团队翻遍中国地图，发现在中国最大湖泊的中心恰有一个小岛。青海湖北岸到青海湖南岸，恰好是一百余公里的长度，湖面上也没有任何遮挡。
在青海湖，潘建伟团队完成了全方位的卫星技术论证，包括气浮平台、模拟星地相对运动、百公里级量子密钥分发实验等。至此，卫星的基本问题已经解决，还需攻克一些工程化稳定性。
2011年底，他们迎来了一个关键的节点
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