2016年8月16日1时40分，全球首颗量子科学实验卫星“墨子号”从我国酒泉卫星发射中心升空，将在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信。这将是跨度最大、史上最安全的通信网络。 　　
　　量子卫星，听起来就很炫酷，但他的发射跟我们的生活到底有什么关系呢，别着急，这张图看完秒懂。

　　一言不合就上天，量子卫星有啥用？

　　这颗量子卫星有哪些“独门绝技”？
　　
　　绝技一：小身材有“量”乃大

　　640公斤的量子卫星，在卫星家族中只是不起眼的小瘦子，不过娇小的量子卫星可并非以重量碾压群雄，它的获胜法宝是3个神奇装备。
　　装备1：激光器。激光器的作用就是生成单个的光量子。量子是能量等物理量的最小单元，光量子也就是光的最小量子单元。
　　装备2：量子纠缠源。和激光器不同，它的使命是制造出一对对处于纠缠状态的光量子。大家可以把纠缠状态想象成一对互相吸引的磁铁，不同之处在于，纠缠中的量子即使相隔万里也能心灵相通，其中一个状态发生改变，另一个也会相应改变。爱因斯坦把这种现象形容为“如幽灵一般的远距离作用”。

　　装备3：量子密钥通信机和量子纠缠发射机。这两个仪器相当于发射器，都是负责把光量子发射到地面实验站。密钥通信机是一对一，发射单个光量子到单个地面站，纠缠发射机则是一对二，把成对的纠缠光量子分别发射到两个地面站。
　　绝技二：星地间驾驭微观精灵
　　从500公里开外的太空上向地面的实验站发射光量子，这是史无前例、世界首次。首先要把卫星上的光轴和地面实验站的光轴对准，然后再把肉眼根本看不见的光量子从天下打下来。而这个对准精度比普通卫星的对准精度高出了十倍，堪称针尖对麦芒。

　　不仅要从卫星上发射光量子到地球，雄心勃勃的科学家们还要从地球发射光量子到卫星上，然后利用远距离的量子纠缠效应，实现光量子状态在星地间的传输。一旦实现，时空穿越便不再是梦。

　　绝技三：史上最安全全球通信网
　　那为什么跑到天上去做量子实验，答案是为了地球人通信更安全。
　　量子天生就是个防窃听神器，它有两个基本特性：不可分割、不可复制。再加上连大科学家们都无法解释的超远距离的量子纠缠效应，使它足以担当保镖的职责，护送着机密的信息一起发送给接收方。即便窃听者的计算能力再强，破解密码技术再高，一旦碰上了量子密钥，便会原形毕露，被抓现行。

　　其实我们已经建成用光量子传输的京沪通信干线，但是光量子在光纤线路中的传输距离较短，每100公里便需要一个中继器来帮助它完成接力赛跑。但在大气层中，它却可以一次性传递几千公里，所以中国的科学家们决定用天上的卫星来帮助光量子实现更大范围的传输。

　　未来将运用到哪些领域
　　未来两年内，量子科学实验卫星将进行三大科学实验任务。量子卫星首席科学家中科院院士潘建伟介绍，在量子科学实验卫星三大科学实验任务顺利完成之后，将会邀请国际伙伴参与进来，在北京与维也纳之间进行量子保密通讯项目。
　　此外，作为一颗科学实验卫星，本次发射的量子科学实验卫星主要承担科研任务。在科研之余，还可以在小范围内进行量子保密通信方面的实际应用。

△ “量子科学实验卫星”工作示意图

　　据了解，在首颗量子通信卫星发射后，我国还将陆续发射多颗量子卫星，力争在2020年实现欧洲和亚洲之间的洲际量子保密通信，在2030年前后率先建成全球一体化的广域量子保密通信网络。

　　听到这里，不知道大家的脑洞是不是已经打开，比如今后是不是真的能瞬间移动？

　　电影里的情节也许不再是梦

　　问：“量子态隐形传输”意味着能实现《星际迷航》里的瞬间移动吗？
　　答：“量子态隐形传输”是基于量子叠加和量子纠缠的特性，就是甲地某一粒子的未知量子态，可以在乙地的另一粒子上还原出来。其实传输的是粒子的量子态，而不是粒子本身。这种状态传送的速度上限仍然是光速，也不是“瞬间移动”。
　　现在，在光子、原子等层面已经实现了量子态隐形传输。电影里“大变活人”在原理上是允许的，但目前还远远做不到。因为科幻电影里人的传送，不仅需要把人的实体部分的大量原子、分子传送，并且严格按照原来的相对位置重新排列起来，更何况重现意识和记忆就更复杂了。
　　不过，随着科学的发展和技术的进步，也许未来我们还是可以实现人的量子隐形传态，到那时星际旅行就不是梦啦。

　　在酒泉卫星发射中心，量子科学实验卫星在安装太阳翼（2016年7月27日摄）。新华社发（中科院微小卫星创新研究院供图）

　　问：将来机器会不会像《变形金刚》里一样被装上量子大脑，从而取代人类？
　　答：所谓量子大脑，其实就是当今正在研制中的量子计算机。未来的量子计算机可能会对人工智能起到极大的帮助，在数据搜索、分析和处理方面提供远远超过目前经典计算机的运算能力。
　　机器人都是预先设置好程序的，而人是有意识和自由意志的。研究发现，人脑中的思维机制与量子叠加、量子纠缠或许存在相似之处。所以也有学者认为，未来可望创造出与人脑一样运行的人工智能机器人。真到这种程度，机器与生物之间的界限已经非常模糊。这目前还只是一种畅想，未来究竟怎样还得拭目以待。

　　
全球首颗量子科学实验卫星诞生记
 

△量子科学实验卫星示意图（中科院国家空间科学中心供图）
 

　　从最初酝酿和前期技术贮备，到如今成功发射，前后历时十多年。
　　2003年，潘建伟提出量子科学实验卫星计划。
　　2011年1月，中科院空间科学先导专项启动 量子卫星纳入其中。
　　2011年12月，量子科学实验卫星工程启动。
　　2012年12月，转入初样研制阶段，卫星开始成形。
　　2014年12月，转入正样研制阶段，卫星开始成熟。
　　2015年12月，完成星地光学对接试验，达到科学目标要求。
　　2016年2月，完成大系统联试 协调匹配性得到验证。
　　2016年7月，量子卫星和长征二号丁火箭从上海运往酒泉。
　　2016年8月，完成测试 星箭吊装。
　　2016年8月中旬，世界首颗量子科学实验卫星发射。
　　人类的脑洞有多大，科技的进步就能由多大。未来的生活真会如科幻电影一般吗，期待……

　　出品：长江日报全媒体 编辑：蔡欣星 校对：胡蝶