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量子卫星“墨子号”遭质疑 首席科学家如何回应？
来源：凤凰资讯 作者：佚名日 14:54
[导读] 对于量子通信的质疑也纷至沓来。潘建伟说，他欢迎基于科学实验的严肃的质疑。同时他表示，尽管目前中国量子通信已走在世界前列，但在量子计算、量子模拟和量子精密测量等量子技术上还有很长的路要走，“面对量子技术上激烈的国际竞争，我们还需要非常艰苦的努力。”
　　8月16日1时40分，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功发射世界首颗量子科学实验卫星&墨子号&。&墨子号&在未来两年的在轨运行里，将会配合五个地面台站，首次在太空与地面之间开展远距离量子通信的实验研究，为建立一个极其安全的覆盖全球的通信网络奠定基础，同时将开展对量子力学基本问题的空间尺度实验检验，加深人类对量子力学自身的理解。
　　量子科学实验卫星&墨子号&发射成功
　　取名&墨子号&正是对这颗&世界首发&卫星的最好定义。&墨子是目前据文献记载第一个通过科学实验验证光线沿直线传播的科学家。从某种意义上，他也是第一个提出牛顿第一定律的人。&量子卫星首席科学家、中国科学院院士、中国科学技术大学教授潘建伟说。
　　同时，对于量子通信的质疑也纷至沓来。潘建伟说，他欢迎基于科学实验的严肃的质疑。同时他表示，尽管目前中国量子通信已走在世界前列，但在量子计算、量子模拟和量子精密测量等量子技术上还有很长的路要走，&面对量子技术上激烈的国际竞争，我们还需要非常艰苦的努力。&
　　访谈嘉宾潘建伟：量子卫星首席科学家、中国科学院院士、中国科学技术大学教授
　　潘建伟院士
　　研制过程：每一次困难都让人近乎绝望
　　潘建伟在接受《自然》专访时表示，量子卫星的首要任务是在卫星和北京地面站、卫星和维也纳地面站之间建立量子密钥分发。卫星将量子密钥分发到两个站点，通过比对最终建立绝对安全的量子密钥。拥有相同量子密钥的两个站可以把使用量子密钥加密的信息通过互联网、无线电话等经典通信方式传递而不用担心信息的泄露，这种通过量子卫星发射的密钥可以做到一次一密。从卫星研制到发射的四年多时间里，潘建伟团队遇到无数困难，每个困难都是一个坎，都有可能导致卫星发射失败。
　　凤凰资讯：量子通信的基本原理是什么？
　　潘建伟：量子通信的基本原理有两条：一是量子信息的传播媒介单光子不可分割，二是未知的光子状态是不可复制的。首先，我们的物质世界由很多基本元素颗粒组成。当太阳光照过来时，这束光是由一颗颗小颗粒组成，这种小颗粒就叫光子。光子是光的最小组成单元，具有不可分割性。第二，光子在真空中传播时有一种特性&&偏振。它会沿着水平方向和垂直方向振动。这两种光子的振动状态分别用0和1表示，假设用0表示水平振动，用1表示竖直振动。根据量子力学的原理，在尚未被观察时，光子的状态处于0和1的叠加态，并不知道是0或是1。如果你尝试去观察它，就会对它有干扰，光子状态会被破坏，所以这种振动态是无法被精确复制的。
　　凤凰资讯：发射量子科学实验卫星的目的是什么？
　　潘建伟：发射量子科学实验卫星主要有三方面的目的，第一目的是做卫星和地面之间的量子通信；第二是能够通过卫星实现远距离的纠缠光子分发，测试量子纠缠现象，并在远距离地点之间对量子力学预言的非定域性进行检验。量子纠缠是量子世界中的一个典型现象，即一对处于量子纠缠态的粒子，即使相隔极远，当其中一个状态改变时，另一个状态也会即刻发生相应改变，这是量子非定域性的一种表现；第三个目的是做量子信息的远距离传送，学术的语言叫做量子隐形传态。之所以要做卫星和地面之间的量子通信的原因是，尽管我们现在用光纤上网，但量子通信的信号在光纤里传输一百公里之后，99%的信号都损耗掉了，那么如果想做一千公里的量子通信，哪怕是把目前全世界所有顶尖技术都用上，每三百年也才能传送一个信号，量子通信就没价值了。但是上天之后，通过量子卫星则可以传播几百K的密钥，大大提高量子保密通信的密钥分发数量。
　　凤凰资讯：在发射量子卫星之前，做了哪些前期工作？
　　潘建伟：量子科学实验卫星走到今天，其实是一个非常有趣的故事。其实第一个量子密钥分发的实验就是在自由空间上实现的，那时大概做了32厘米。九十年代，有美国的科学家又把量子密钥分发做到了100米、200米。但是在自由空间进行量子通信面临的问题是地面上有很多障碍物，光线会遇到阻挡，一旦被阻挡，不就传输不了了吗？所以后来大家就把主要精力放在了在光纤里进行量子通信上。
　　2000年，大家在光纤里的演示能够做到几十公里，距离一长就出现损耗，再做一百公里距离的量子通信就做不了了。这时，大家开始思考如何实现远距离的量子通信。2002左右，国内的学者以及一些国外的学者就开始做一些实验，试验远距离量子通信的可能性。2004年，我们通过实验证明光子在穿破大气层之后能很好地存活。2005年我们发表了论文，2006年就向中国科学院提出来我们要做量子科学实验卫星。2007年科学院给了一笔经费在地面上进行关键技术攻关和相关研究，我们和中科院上海技术物理研究所、中科院上海微小卫星工程中心和中科院光电技术研究所合作进行地面研究。经过几年的研究之后，团队通过很多实验证明上天的可行性，于是到2011年底，中科院正式立项支持量子科学实验卫星的项目。2016年6月，将近4年半时间我们把卫星研制出来了。
　　凤凰资讯：卫星研制到发射的过程中遇到了哪些技术难题？
　　潘建伟：中间遇到太多绝望的事，经历了无数艰辛和坎坷最后才能发射成功的。例如在信号上天的方式上，我们有很多种设计，一种是天上往地面发，一种是地面往天上发，还有一种是从地面往天上发，在卫星上做一个反射镜，把状态改变一下再发回地面。最后我们证明，还是从天上往地面发是最最方便的，但中间要进行很多次复杂的计算和论证。
　　还有探测器放到天上后，发现经过宇宙射线的轰炸，一个星期就死掉了。但我们需要机器能够工作两年，那就需要解决如何让探测器的寿命提高到能够工作一至两年的水平。
　　另外，量子通信在光学方面要求是非常高的，卫星快速飞行的同时必须保证地面的光学天线能够紧跟卫星的节奏，才能实现信号的准确接收。比如在一万米高空的飞机上，看到地上有一个储蓄罐，现在从飞机上投硬币，必须保证每个硬币都能够扔到储蓄罐中，这个技术发展是非常困难的。其次卫星发射的光信号非常微弱，我们必须解决微弱光线的接受问题。
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版权所有 & 深圳华强聚丰电子科技有限公司[话筒]世界首颗量子科学实验卫星成功发射！一段视频告诉你量子卫星有多牛！|卫星|量子_新浪新闻
　　原标题：[话筒]世界首颗量子科学实验卫星成功发射！一段视频告诉你量子卫星有多牛！　　今天凌晨1时40分，由我国科学家自主研制的世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”在酒泉卫星发射中心成功发射。量子卫星到底有多牛？来看央视动画揭秘“墨子号”↓↓http://t.cn/RtHo5JM
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因各人底线不同，或者说，对世界的认知与自我的期许不同，故而对妥协或苟且的定性则有异。
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责任编辑：李琳 UV014揭秘“墨子号”：量子卫星到底有多牛？―中国经济网
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揭秘“墨子号”：量子卫星到底有多牛？
来源：科学网
　　从最初的研制到发射，量子卫星承载了太多关注的目光与期许，那么，这颗举世瞩目的“新星”到底有多牛气？其技术实现难度又有多高？在酒泉卫星发射中心，量子科学实验卫星工程常务副总师兼卫星总指挥王建宇，向《中国科学报》记者讲解了量子卫星技术的诸多“极限挑战”。
　　天地一体化连通：从太空向地面存钱罐扔硬币
　　在量子通信中，最大的难点在于如何实现天地一体化的量子联通。这就好比在万米高空，往地面的一个存钱罐里扔硬币，需要准确地将硬币投掷于储蓄罐的狭小入口。如果出现一点点偏差，信息的传递便会功亏一篑。
　　“量子的编码，就像计算机编码0101一样，有正负、垂直、水平等不同状态，要把量子的偏振方向检测出来，才能变成密码。”王建宇介绍说，量子里面有两组状态，一组是正交的，一组是倾斜45度的，所以，一共有四个不同的偏正状态。
　　不仅如此，地面上的存钱罐（接收装置）和天空中的投掷者（量子卫星）也不安生，它们都在不停地旋转运动。
　　“这就是瞄准和检测偏正的最大难度所在，我们要在双方都处于运动状态的情况下完成信息传递。”王建宇强调，稍微对不上一点点都不行，如果这样，地面上收到的就是误码了。
　　据王建宇介绍，一旦误码率高于3.5%，信息传输就没有意义了。“3.5%是个底线，通常我们会把误码率控制在1%~2%之间。”
　　探测器灵敏度：在地球上看到月球的火柴光
　　如果说从太空向地面存钱罐扔硬币已经让人感到咋舌，那接下来的技术则更加让人目眩。
　　量子卫星采用的是单光子探测器，其目的是实现对每一个光子的捕捉。那么，这是一个什么概念呢？
　　“一个60瓦的灯泡，每秒钟发射的光子数大约是10×10的二十次方个，而一根火柴的最大光亮大约是3~5瓦。”王建宇说，量子卫星探测器灵敏度相当于在月球上点根火柴，我们在地球上用望远镜可以看到它的亮光。
　　如果考虑到火柴点燃后，光向四面八方的扩散效应，其观测难度可想而知。“探测器的灵敏度必须达到这种程度，才能捕获来自太空中的一颗颗光子。否则的话，天上的量子卫星就没有存在的意义了。”王建宇说。
　　时间同步设置：一秒钟给一亿个光子排排队
　　在太空中，量子卫星每秒钟大约向地面发射一亿个光子，需要地面接收装置对所有光子进行接收。然而，这个接收过程并非来者不拒，而是要讲究个先来后到。
　　“我们必须知道每个光子是第几个发出来，信息传递就是必须发送端和接收端是能够对的上的，要有一个完整的序列。”王建宇说。
　　将光子们一一对接起来的办法，就是时间同步。“我们现在的接收频率能做到一个纳秒，也就是在一秒钟之内，把一亿个光子全都排列好。”
　　心理难关：这是一项从未有过的探索
　　与此前众多追赶、超越的老剧本不同，量子通信这条路，是中国科学家自己一步步趟过来、摸出来的。
　　“我们以前做各种各样的卫星的时候，一般都有个参考。尽管人家不会把技术告诉你，但是至少心理上是有个预期的，因为别人已经做成了。我们相信通过自己研究总能成功，心里有这个底。此外，中国已经有很多例证，尽管起步晚，但却实现了赶超。”王建宇如是说。
　　然而，量子卫星不一样。“这个东西到底行不行，刚开始做的时候，我们心里真的是没底。”王建宇感概地说，尽管我们经手的大大小小的卫星研制工作已经无以计数，但量子卫星对于所有参与者都是一个从未有过的巨大挑战。
　　谈及量子卫星的发射成功，王建宇很是平淡。“对于人类探索量子物理世界和空间科学的脚步而言，这仅仅是个开始吧。”（责任编辑：王蔚）
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