潘建偉：「墨子號」衛星與量子網路

8月21日，南開大學陳省身數學研究所舉辦物理前沿會議，慶祝理論物理研究室成立30周年和楊振寧先生95歲華誕。會上，來自國內知名專家、學者介紹了物理學的前沿進展。

量子衛星首席科學家、科學院院士潘建偉應邀作題為「『墨子號』衛星與量子網路」的特邀報告。他首先介紹了自己在楊振寧等老一輩物理學家的指導幫助下，走向科研之路的歷程，分享了他和團隊在光量子信息處理、超冷原子方向的研究進展。

潘建偉在會上作報告

潘建偉指出，人們曾懷疑「以人類的才智無法構造人類自身不可破解的密碼」，然而量子力學經過近百年的發展，為解決信息傳輸安全問題做好了準備。量子疊加與量子比特以及被愛因斯坦稱為「遠地點之間詭異互動」的量子糾纏是其基本原理。他談到，從定域實在論和量子力學的非定域性出發，愛因斯坦提出了「量子力學是完備的嗎？」這一疑問。利用糾纏態對貝爾不等式的破缺可以檢驗定域實在論和量子力學預言，遠距離的量子糾纏能夠完成這一檢驗，這些工作進展推動了量子信息學的發展。利用這一手段，可進行量子密鑰分發。同時，可利用量子疊加把未知量子態在糾纏的幫助下，從一個點傳到另外一個遙遠地方。

潘建偉說，雖然2007年以后國內在這些方面有很好的進展，密鑰分發從10公里突破到了超過400公里，然而遠距離量子通信面臨光纖固有損耗隨著距離增加而呈指數增長、量子信息不可複製與放大等挑戰。自由空間通道是比較好的解決途徑。

在經過了5年的地面驗證實驗后，「墨子號」量子科學實驗衛星發射，完成高速星地密鑰分發、實現空間尺度量子非定域性檢驗的星地糾纏分發等任務；同時，團隊也完成了1200公里距離的量子分發，以99.9%的置信度破壞了貝爾不等式。

星地量子密鑰分發實驗，2017年5月拍攝於烏魯木齊南山

（中科院供圖）

潘建偉表示，下一步要實現衛星組網，突破地影區限制，完成高效的全球量子化通信等工作。要將量子通信技術走向實用，同時就引力本身和退相干有聯絡相關模型開展工作。

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2016年8月16日，「墨子號」量子科學實驗衛星在酒泉用長征二號丁運載火箭成功發射升空，標誌著空間科學研究又邁出重要一步。

2017年8月，科學院宣布，「墨子號」量子科學實驗衛星提前並圓滿實現全部三大既定科學目標：量子糾纏分發、量子密鑰分發、量子隱形傳態，為在未來繼續引領世界量子通信技術發展和空間尺度量子物理基本問題檢驗前沿研究奠定了堅實的科學與技術基礎。

地星量子隱形傳態實驗，2017年4月拍攝於西藏阿里