很科幻、很高大上有木有！

原来这是世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”与地面进行试验的画面。

微博说明为“ 现任中科院量子信息卓越创新中心副研究员”的网友@九维空间Sturman 解释说，照片中的两束光是信标光，对准卫星的地面两个望远镜做高速跟瞄用的，不是用来做量子通信实验的光(通信用单光子人们的肉眼也看不到)。绿色532纳米从星到地，红色810纳米从地到天。

他说，卫星和地面站各有一个望远镜来收和发量子通信的单光子，所以需要旁边用信标激光来瞄准。

至于为什么照片有红绿光的效果，@曹俊IHEP 补充说，曝光200秒，所以看到一条线。

@九维空间Sturman 还透露，25日，兴隆站和量子卫星成功激光光束对接，26日晚，阿里站和量子卫星成功激光光束对接。这种对接有多难：500km的轨道高度，第一宇宙速度，200mm口径的望远镜，难度相当于你站在五十公里以外把一枚一角硬币准确地扔进一列全速行驶的高铁上的一个矿泉水瓶里！

据量子科学实验卫星首席科学家潘建伟此前介绍，“墨子号”承担着发射和传输光信号的重要任务，要想保证距离地球表面数百公里的光信号能够顺利被地面光学天线接收，难度就好比是“针尖对麦芒”一样。

他解释说，由于卫星发射的光信号是极其微弱的单光子级别，在由空间向地面传输的过程中会受到许多因素的干扰，比如星光、灯光等都将成为干扰信号传输的背景噪声。此外，卫星的运动速度很快，地面的光学天线必须时刻紧跟卫星的“节奏”才有可能实现信号的准确接收。所以，在“墨子号”量子通信卫星的设计过程中，不仅要克服各种噪声的干扰保证信号源的稳定，同时还要实现与地面光学天线的准确对接。尽管是如同“针尖对麦芒”般苛刻的实验条件，但是在我国科学家的不懈努力下，如此不可思议的技术难题也依然得到了解决。

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将“墨子号”发射升空。

“墨子号”量子卫星是中国科学院空间科学先导专项首批科学实验卫星之一，其主要科学目标是借助卫星平台，进行星地高速量子密钥分发实验，并在此基础上进行广域量子密钥网络实验，以期在空间量子通信实用化方面取得重大突破；在空间尺度进行量子纠缠分发和量子隐形传态实验，开展空间尺度量子力学完备性检验的实验研究。

除此以外，“墨子号”还将搭载第二代激光实验系统，用新方法实现更高的信息传递速率。

工程还建设了包括南山、德令哈、兴隆、丽江4个量子通信地面站和阿里量子隐形传态实验站在内的地面科学应用系统，与量子卫星共同构成天地一体化量子保密通信与科学实验体系。

8月17日11时56分24秒，中科院遥感与数字地球研究所所属中国遥感卫星地面站密云站在第23圈次成功跟踪、接收到我国首颗量子科学实验卫星“墨子号”首轨数据。

小知识

“接地气”的量子

多年来，科学家致力于运用量子世界种种奇异的性质开拓出适用于经典世界的新技术，将被公众认为高深莫测的量子物理从云端落地到凡尘，服务社会大众。

其实，量子理论是一门非常实用的学科。早在第二次世界大战之前，它的原理就已经被运用于分析金属和半导体的电学和热学性质。战后，晶体管和激光器这两个运用量子理论原理的广为人知的装置，更是极大地推动了信息革命的发展。

到本世纪初，我们周围随处可见直接或间接运用量子理论的技术和装置。从常见的CD唱片机到庞大的现代光纤通信系统、从无水涂料到激光制动车闸、从医院的核磁共振成像仪到隧道扫描显微镜……量子技术已经渗透到我们的生活中。

量子计算的应用非常广泛，不仅可以解决大规模的计算难题，破解经典密码，进行气象预报、药物设计、金融分析、石油勘探，而且还能揭示新能源新材料、高温超导、量子霍尔效应等复杂的物理机制。

不过，量子纠缠“分身术”的特性有一个更为直接的应用，便是量子保密通信。

现在被认为最安全的信息传递方式是光纤通讯。光缆能把所有的光能限制在光纤里，外面得不到能量，所以这个传输被认为是安全的。但随着科技发展，只需让光缆泄漏哪怕很少一部分能量，我们就能够窃听光缆传递的信号。

这是因为经典通信的信号只有0和1，发生窃听时，这两种信号不会被扰动。比方说，两人打电话时，他人可通过窃听器从通信线路中的上千万个电子中分出一些电子，使其进入另一根线路，从而实现窃听，而通话者无法察觉。“棱镜门”事件便是最好的例证。

而量子通信则完全不会出现这个问题，这是因为其密钥具有不可复制性和绝对安全性。一旦有人窃取密钥，整个通信信息就会“自毁”并告知使用者。

比如，甲、乙二人要进行安全通信，甲发出的光子信息假设有人窃听，由于光子不可分割，首先窃听者根本无法分割出“半个光子”；其次，因为单次测量测不准、不可克隆的量子态特性，窃听者无法复制信息；第三，一旦窃听者截获光子，乙就收不到信息，也就不存在窃听。

诚然，神秘的量子世界令人着迷，亦令人困惑。人们所感受到的量子技术还只是冰山一角，在探寻量子世界奥秘的旅程中，人们仍在孜孜以求。

5月25日，在中国科学院上海微小卫星工程中心，量子科学实验卫星总设计师朱振才（右四）、副总设计师周依林（左四）与工作人员在量子卫星旁合影留念。（新华社记者 才扬 摄）

资料链接

“墨子号”大事记

2009年12月，空间科学先导专项参加战略性先导科技专项实施方案评议会，并在16个建议专项中名列前三名。

2011年12月23日，量子科学实验卫星工程启动暨动员会在京召开，标志着量子科学实验卫星正式进入工程研制阶段。

2014年12月30日，量子科学实验卫星通过初样转正样阶段评审，正式转入正样研制阶段。

2015年12月6日，量子科学实验卫星系统与科学应用系统完成星地光学对接试验，验证了天地一体化实验系统能够满足科学目标的指标要求。

2016年2月25日，量子科学实验卫星工程完成大系统联试。

2016年8月16日凌晨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将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空。

2016年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将世界首颗量子科学实验卫星（简称“量子卫星”）发射升空。此次发射任 务的圆满成功，标志着我国空间科学研究又迈出重要一步。量子卫星是中国科学院空间科学先导专项首批科学实验卫星之一，其主要科学目标是借助卫星平台，进行 星地高速量子密钥分发实验，并在此基础上进行广域量子密钥网络实验，以期在空间量子通信实用化方面取得重大突破；在空间尺度进行量子纠缠分发和量子隐形传态实验，开展空间尺度量子力学完备性检验的实验研究。

   随着我国研制的世界首个量子通讯实验卫星“墨子号”成功升空，关于未来空间通讯的话题又一次被炒热。而在荆州，至少有两家企业与这方面的发展息息相关。一个是由凯乐科技投资，即将在荆州开发区动工的量子通讯配套设备项目，另一个就是位于关沮镇天谷大道的华讯方舟·中国天谷。经过两年多的建设，该项目将于今年11月份正式投产，为荆州通讯相关产业的发展再添动力。

    中国天谷项目位于沙市区关沮镇原6号路，紧邻长湖。目前正在进行建设的，是该项目的一期工程，由国内通讯业巨头深圳华讯方舟（科技）有限公司投资兴建。项目一期主要由测试中心和微波暗房两部分构成，并附带建设有员工宿舍和食堂等配套设施。其中，测试中心主要负责卫星微波通讯地面接收装置的生产，而微波暗房则主要进行通讯射频芯片的封装和测试。目前，两栋建筑都已进入内部装修阶段。并且，由于测试中心的施工进度相对较快，因而也会首先投产。

 相比目前的地面基站式通讯，卫星微波通讯有着不受地形限制、信号稳定、干扰和辐射小等诸多优势，对于未来移动互联网产业的发展，将产生巨大影响。截至目前，华讯公司在中国天谷的项目投资已达到1亿多元，由于前期主要是进行场内道路和地下管网，以及建筑基础部分的施工，因而进展相对较慢。但现在两栋主要建筑都已建成之后，接下来的建设速度也将明显加快。为了满足年底投产的要求，公司在宿舍和食堂等配套建设方面，也尽可能地按照高标准来进行，力争为员工创造一个良好的生活环境。

据了解，随着一期工程的竣工投产，中国天谷的二期工程，也就是华讯公司的总部大楼和亚太数据中心，也将于明年年初正式动工。