——紀念中國第一顆人造地球衛星發射成功50週年（九）
陳 輝
2016年8月16日1時40分，中國在酒泉衛星發射中心用長征二號丁運載火箭成功將世界首顆量子科學實驗衛星“墨子號”發射升空。
它使中國在世界上首次實現衛星和地面之間的量子通信，構建了天地一體化的量子保密通信與科學實驗體系。
首顆量子通信衛星以我國古代科學家墨子的名字來命名。墨子最早提出過光線沿直線傳播的觀點，進行了小孔成像實驗。用他的名字命名以紀念他在早期物理光學方面的成就。
墨子是最早通過小孔成像實驗發現了光是直線傳播的，第一次對光直線傳播進行了科學解釋——這在光學中是非常重要的一條原理，為量子通信的發展打下了一定的基礎。墨子還提出了某種意義上的粒子論。光量子學實驗衛星以中國科學家先賢墨子來命名，體現了中國的文化自信。
量子通信的安全性基於量子物理基本原理，單光子的不可分割性和量子態的不可複製性保證了信息的不可竊聽和不可破解，從原理上確保身份認證、傳輸加密以及數字簽名等的無條件安全，可從根本上、永久性解決信息安全問題。中國量子衛星首席科學家潘建偉院士介紹，如果說地面量子通信構建了一張連接每個城市、每個信息傳輸點的“網”，那麼量子科學實驗衛星就像一杆將這張網射向太空的“標槍”。當這張縱橫寰宇的量子通信“天地網”織就，海量信息將在其中來去如影，並且“無條件”安全。
量子衛星2011年12月立項，是中科院空間科學先導專項首批科學實驗衛星之一。
量子衛星工程由中科院國家空間科學中心總負責；中國科學技術大學負責科學目標的提出和科學應用系統的研製；中科院上海微小衛星創新研究院抓總研製衛星系統，中科院上海技術物理研究所聯合中科大研製有效載荷分系統；中科院國家空間科學中心牽頭負責地面支撐系統研製、建設和運行；對地觀測與數字地球科學中心等單位參加。其主要科學目標：一是進行星地高速量子密鑰分發實驗，並在此基礎上進行廣域量子密鑰網絡實驗，以期在空間量子通信實用化方面取得重大突破；二是在空間尺度進行量子糾纏分發和量子隱形傳態實驗，在空間尺度驗證量子力學理論。
2011年12月23日，量子科學實驗衛星工程啟動暨動員會在京召開，標誌著量子科學實驗衛星正式進入工程研製階段。
2014年12月30日，量子科學實驗衛星通過初樣轉正樣階段評審，正式轉入正樣研製階段。
2015年12月6日，量子科學實驗衛星系統與科學應用系統完成星地光學對接試驗，驗證了天地一體化實驗系統能夠滿足科學目標的指標要求。
2016年8月16日凌晨1時40分，我國在酒泉衛星發射中心用長征二號丁運載火箭成功將世界首顆量子科學實驗衛星“墨子號”發射升空。
2017年1月18日，世界首顆量子科學實驗衛星“墨子號”在圓滿完成4個月的在軌測試任務後，正式交付中國科學技術大學使用。
2017 年6月16日，中國“墨子號”量子衛星在世界上首次實現千公里量級的量子糾纏，這意味著量子通信向實用邁出一大步。
2017 年8月12日，“墨子號”取得最新成果——國際上首次成功實現千公里級的星地雙向量子通信，為構建覆蓋全球的量子保密通信網絡奠定了堅實的科學和技術基礎。至此，中國科學技術大學潘建偉團隊宣佈，全球首顆量子科學實驗衛星“墨子號”圓滿完成三大科學實驗任務：量子糾纏分發、量子密鑰分發、量子隱形傳態。
2018年1月，在中國和奧地利之間首次實現距離達7600公里的洲際量子密鑰分發，並利用共享密鑰實現加密數據傳輸和視頻通信。該成果標誌著“墨子號”已具備實現洲際量子保密通信的能力。
在量子通信的國際賽跑中，中國屬於後來者。經過多年的努力，中國已經躋身於國際一流的量子信息研究行列，在城域量子通信技術方面也走在了世界前列。
“墨子號”的成功發射，使我國在世界上首次實現衛星和地面之間的量子通信，構建天地一體化的量子保密通信與科學實驗體系。
量子衛星的成功發射和在軌運行，將有助於我國在量子通信技術實用化整體水平上保持和擴大國際領先地位，實現國家信息安全和信息技術水平跨越式提升，對於推動我國空間科學衛星系列可持續發展具有重大意義。
量子通信的競賽自1995年歐洲科研人員在日內瓦湖底進行量子密鑰分發的最初演示時就開始了。在那以後，英國、美國、日本和中國等國家都在探索城市間的量子通信網絡，而現在這場競賽從地面進入了太空，因為衛星能連接相距遙遠的不同都市。中國在發射量子衛星方面走在了前面。
“東方紅一號衛星”是中國衛星的星星之火，在這之後的50年中國衛星如雨後春筍，2018年12月25日零時53分，中國通信技術試驗衛星三號成功發射。這一年，全球航天發射次數達114次，美國31次，中國佔了39次，佔世界全部航天發射的三分之一，中國航天發射首佔鰲頭，居世界第一，首次把美國甩到身後，獲得世界航天發射“金牌”。
50年後東方紅一號衛星仍在天空旋轉
世界上第一顆人造衛星是在1957年由蘇聯人發射的。1970年4月24日，我國成功發射第一顆“東方紅一號”衛星到2019年10月，中國正在運行的衛星多達301顆；美國在天體軌道上約有578顆衛星；俄羅斯現有衛星約為142顆；中國成為世界公認的衛星大國的後起之秀。人們回顧中國衛星發展史的時候永遠不要宇宙中最明亮的那顆中國衛星是“東方紅一號”。
（全文完）
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