2017年9月29日，一顆名為Micius(“墨子號”）的中國衛星使維也納與北京之間的視頻會議成為可能，這兩個城市相隔半個世界。 當它以每小時18,000英里（29,000公里）的速度穿過夜空時，衛星將一個小數據包傳送到興隆的一個地面站，距離北京東北部只有幾個小時的車程。 不到一個小時後，衛星經過奧地利，並向格拉茨市附近的一個站發送了另一個數據包。
數據包是用於保護數據傳輸的加密密鑰。 使這一事件如此特別的原因在於衛星分配的密鑰是以精細量子態的光子編碼的。 任何攔截它們的企圖都會破壞該狀態，破壞信息併發出黑客的信號。 這意味著它們比作為經典比特發送的密鑰更安全 - 代表1和0的電或光脈衝流可以被讀取和複製。視頻加密是傳統的，而不是量子的，但由於量子密鑰需要對其進行解密，因此其安全性得到了保證。 這使它成為世界上第一個量子加密的洲際視頻鏈接。
這個成就背後的人就是潘建偉，中國科技術大學（USTC）教授，也被稱為“中國的加州理工學院”，48歲的潘建偉已經取得了一系列突破，受到國家領導人的獎勵和認可，被媒體稱為“量子之父”。
量子通信和計算仍處於初期階段，但它是中國政府在2030年之前希望實現突破的技術“大型項目”之一。專家認為量子時代的曙光可以引發的新的信息革命。潘建偉在接受麻省理工學院技術評論採訪時，談到了國際合作的重要性，他明確表示，中國看到了一個獨特的窗口，可以塑造技術領域的下一個元轉變。 “以前我們只是現代信息科學的追隨者和學習者，”他說。 “現在我們有機會......成為領導者。”
潘建偉的雄心壯志包括建造一個跨越全球的衛星星座計劃，這些星座構成一個超級安全的量子互聯網。同時還有幫助中國趕上，並且超越美國，建造強大的量子計算機。這些機器中的基本計算單位是量子位（qubits），量子計算機可以產生指數級的處理能力。將來，這些機器可以用來進行化學反應模擬，發現新的材料和藥物，他們還可以增加人工智能。 使用量子密鑰分發（QKD）的安全網絡可以為金融交易等事件傳輸敏感數據，併為軍事行動和通信提供最大保密。
儘管中美兩國在量子技術方面的競爭非常激烈，但通過以中國古代科學家和哲學家墨子命名的衛星進行視頻通話，很大程度上是國際合作的結果。它來自潘建偉先生領導的團隊與奧地利科學院的量子物理學家安東·澤林格（Anton Zeilinger）領導的另一個團隊之間的合作。 Zeilinger是20世紀90年代潘的博士生導師，他看到了這位年輕的中國學生的潛力。 “當他來到這裡時，他百分之百專注於理論物理，”Zeilinger回憶道。 “但我意識到他可以做得更多，所以我建議他轉向實驗，他做得非常成功。”
更讓Zeilinger高興和驕傲的是因為他的前學生在2011年提出了在洲際QKD上的合作。潘建偉的團隊已經進行了多年的實驗，證明在太空系統可以使用，最終得到了 中國政府的綠燈，建設專用衛星，並於2016年啟動。讓QKD在地面工作已經是很困難的，從衛星上做這件事意味著還要解決一系列額外問題，比如將衛星的傳輸精確地與地面站對齊，以最大限度地減少大氣中丟失的光子數量。 多倫多大學的物理學教授Hoi-Kwong Lo說，“大家感到非常了不起.....中國有大量的資源用於量子，這意味著他們可以做其他國家無法做到的事情。”
中國的其他成就包括建設世界上最長的地面QKD網絡。 北京和上海之間的2,032公里（1,263英里）地面連接也由潘策劃，並在路站之間發送量子加密密鑰，為傳輸財務和其他敏感數據提供超安全網絡。 一些中國城市也在建設市政網絡。
為了幫助開發未來的量子研究人員，中國正在建設一個價值10億美元的合肥量子信息科學國家實驗室，將於2020年開放; 它將彙集來自物理學，電氣工程和材料科學等一系列學科的專家。 部分資金將用於同一地點的新中國科技大學校園，以培訓量子研究人員。 “我們正在努力發展量子技術的未來勞動力，”潘說。目前他已經在中國科技大學創建了量子信息和量子物理中心。 2018年6月，該中心的一個團隊宣佈，它已經創造了纏繞量子比特的世界紀錄，將18個連在一起。 像這樣的進步將使我們更接近量子機器最終能夠超越最強大的傳統超級計算機的程度。
潘還雄心勃勃計劃擴大太空的努力。 潘說，在未來四到五年內，中國將再發射四顆低軌道量子衛星，此後不久將出現一顆高軌道地球靜止衛星。 長期願景是創建一個跨越大陸，量子安全的互聯網，可以超越今天的版本。 展望未來，該技術有朝一日可用於保護從智能手機到筆記本電腦的所有功能。
麻省理工學院教授和量子計算的先驅艾薩克·莊（Isaac Chuang）指出，中國在量子科學方面做得很好的原因之一是其政府研究小組，中國科學院和國家大學之間的密切協調。 歐洲現在有自己的量子總體計劃來促進這種合作，但美國製定全面的技術開發戰略和建立未來的量子勞動力的進展緩慢。
我們拭目以待未來“新工業革命”的量子科學的發展。
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