“墨子号”发射之后 第二次信息革命走来

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[“第一次信息革命属于‘经典信息’的革命，信息的传输和计算都是基于经典物理学的定律。随着量子信息科学技术的诞生，这条道路逐渐发展到一个新的阶段，由此诞生了第二次信息革命，即完全属于‘量子信息’的革命。”]

10月12日上午，中国科学院召开新闻发布会，介绍了自8月16日发射量子科学实验卫星“墨子”以来进行的一些试验和科学实验。

量子卫星首席科学家潘建伟院士介绍，自量子科学实验卫星“墨子”在酒泉卫星发射中心成功发射以来，量子科学实验卫星的任务计划包括三个部分:发射入轨、在轨测试和实验。发射进入轨道的任务已经完成，在轨测试将进行大约三个月。包括测试、卫星平台测试、有效载荷测试和星地链路测试三个方面。

8月16日凌晨1点40分左右，中国成功发射了世界上第一颗量子科学实验卫星“墨子”，这是人类历史上第一颗用于量子通信研究的量子科学实验卫星。该卫星由中国科技大学和中国科学院上海技术物理研究所联合研制。经过初步筹备，2012年正式成立，并成功发展多年。

该卫星将与几个地面站合作开展量子通信领域的实验，如卫星-地面量子密钥分配、卫星-地面量子纠缠分配和卫星-地面量子隐形传态。中国科学院量子信息与量子技术前沿创新卓越中心(Aiji，净值，Information)和中国科技大学上海研究院的副研究员张文卓告诉《中国商报》记者:“下一步，量子将积累大量实验数据来验证卫星。量子通信的可行性和长距离量子纠缠的存在。”

据潘建伟介绍，目前，该卫星已经完成了卫星平台测试。能量监测方面，电池组正常，太阳能电池板供电正常，充放电功能正常。遥控指令和数据注入的成功率为100%。

同时，姿态控制完成了速率阻尼模式、太阳捕获模式、帆板展开模式和惯性定向模式的测试，卫星姿态控制系统运行正常，性能稳定。在数据传输和通信方面，重要的远程测量是稳定的，符合预期。热控子系统加热电路工作正常，符合要求。在卫星服务管理方面，卫星服务计算机状态正常，卫星服务软件运行正常。

潘建伟告诉《中国商报》记者，卫星已经完成测试，有效载荷的每一台机器都已经开机并检查，状态正常；完成负载内部光轴的自校准测试，光轴匹配精度满足任务要求；完成负载单光子检测的专项测试，单光子检测器的暗计数指标达到预期；完成所有地面站的跟踪瞄准，稳定性好，跟踪精度满足要求。在天气条件满足跟踪瞄准要求的情况下，测站跟踪瞄准成功；纠缠源工作正常，光源亮度满足任务要求；加载指令注入、遥测下载和科学数据下载都是正常的。

此外，星地链路测试目前正在进行参数调整，寻找最佳工作点，积累有效数据。之后，将完成三项科学任务:高速星地量子密钥分发、星地量子纠缠分发、大规模量子非局域性测试和星地量子隐形传态。

中国的目标是在2030年左右率先建设全球广域量子安全通信网络，并在此基础上建设具有足够信息安全的“量子互联网”。

张文卓告诉《中国商报》记者，量子通信卫星在不同的空使用相同系统的工作原理，并使用高速相干激光连接两个不同大陆的基站。如果这次发射的中国量子通信卫星实验成功，墨子将成为人类历史上第一个实现跨大陆量子密钥分发的网络，也是世界上第一个实现跨大陆量子密钥分发的网络。

张文卓认为，量子通信是量子信息领域第一个实用的、产业化的方向，是基于量子物理的新一代信息科学技术。它主要包括两个方面，一是信息的传输，即量子通信。另一个是信息处理，即量子计算。

自从量子力学诞生以来，物理学家通过理解各种宏观物质背后的量子力学定律，发展了凝聚态物理和量子光学，并发展了各种高科技技术来改变世界。例如，半导体是通过研究量子力学中的电子性质发现的，而激光是通过研究量子力学中电子能级的受激辐射光子发现的。在此基础上，20世纪50年代，物理学家开始相继开发半导体晶体管和激光器，这催生了第一次信息革命，并使我们今天能够方便地使用各种计算机、智能手机和互联网。

张文卓告诉《中国商报》:“第一次信息革命是‘经典信息’的革命。虽然我们必须用量子力学来理解半导体和激光的本质和工作原理，但我们正在处理的是经典的二进制信息(即经典比特)。信息传输和计算是基于经典物理定律。随着量子信息科学技术的诞生，这条道路逐渐发展到一个崭新的阶段，由此诞生了第二次信息革命，即属于“量子信息”的革命。信息传输和计算将直接基于量子物理学。其中，量子通信作为先锋，走在了这场信息革命的最前沿，成为其第一个突破点。”

他还表示，由于量子计算需要直接处理量子比特，因此“量子隐形传态”的直接量子比特传输将成为未来量子计算之间的量子通信模式。未来，量子隐形传态和量子计算机终端可以构成一个纯粹的量子信息传输和处理系统，即量子互联网。这也将是未来量子信息时代最重要的标志。

“墨子”量子科学实验卫星将长距离量子隐形传态作为其三大目标之一。从地面站到卫星的纠缠光子发射，共享纠缠光子对。要传输的量子位在地面站准备好，然后通过隐形传态传送给卫星。这将是人类首次实现空.规模的量子比特传输

此外，墨子的成功开发和推出进一步扩大了中国在量子通信领域的世界领先优势。欧洲和美国也感受到了危机，并提出了一系列计划。在欧盟于2016年3月提出的一个价值10亿欧元的量子技术项目“量子世界”中，地面和卫星之间的量子安全通信是一个主要目标。美国国家科学基金会(nsf)也启动了一个1200万美元的量子安全通信项目。因此，“墨子”及其后续量子通信卫星计划将进一步引发量子通信的国际竞争，加速全球量子安全通信网络的实现。