墨子號量子科學實驗衛星

墨子號量子科學實驗衛星

量子科學實驗衛星是一顆低軌衛星,只能在晚上進行量子通信,空間覆蓋能力和套用都有限。2016年8月16日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。我國在世界上首次實現地空量子通信,這種方式能極大提高通信保密性。 

2017年1月18日,我國發射的世界首顆量子科學實驗衛星“墨子號”圓滿完成了4個月的在軌測試任務,正式交付用戶單位使用。中國科學技術大學、中科院微小衛星創新研究院、西安衛星測控中心、中科院國家空間科學中心等單位相關領導在交付使用證書上籤字。

  • 中文名稱
    墨子號量子科學實驗衛星
  • 衛星分類
    低軌衛星
  • 發射地點
    酒泉衛星發射中心
  • 用途
    量子通信
  • 分類
    全球首顆量子科學實驗衛星
  • 發射時間
    2016年8月16日1時40分

信息簡介

量子科學實驗衛星是一顆低軌衛星,只能在晚上進行量子通信,空間覆蓋能力和套用都有限。量子科學實驗衛星作為以量子力學基本原理為基礎的全新通信技術,量子通信被視為可以解決人們的擔憂、無條件保障通信安全的最有效方式。

墨子號量子科學實驗衛星既是中國首個、更是世界首個量子衛星。該衛星的發射將使中國在國際上率先實現高速星地量子通信,連線地面光纖量子通信網路,初步構建量子通信網路。

這一工程將構建千公里級高可信、可擴展、軍民融合的廣域光纖量子通信網 絡,建成大尺度量子通信技術驗證、套用研究和套用示範平台。

命名緣由

量子衛星首席科學家潘建偉院士說,墨子最早提出光線沿直線傳播,設計了小孔成像實驗,奠定了光通信、量子通信的基礎。以中國古代偉大科學家的名字命名量子衛星,將提升我們的文化自信。

成功發射

2016年8月16日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。這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。

大事記

2009年12月,空間科學先導專項參加戰略性先導科技專項實施方案評議會,並在16個建議專項中名列前三名。

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套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2月25日,量子科學實驗衛星工程完成大系統聯試。

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,我國發射的世界首顆量子科學實驗衛星“墨子號”圓滿完成了4個月的在軌測試任務,正式交付用戶單位使用。中國科學技術大學、中科院微小衛星創新研究院、西安衛星測控中心、中科院國家空間科學中心等單位相關領導在交付使用證書上籤字。​

科學目標

量子衛星是中國科學院空間科學先導專項首批科學實驗衛星之一,其主要科學目標一是藉助衛星平台,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路實驗,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,開展空間尺度量子力學完備性檢驗的實驗研究。

墨子號在未來兩年將在世界上首次開展四項實驗任務以達成兩大科學目標:進行經由衛星中繼的“星地高速量子密鑰分發實驗”,並在此基礎上進行“廣域量子通信網路實驗”,以期在空間量子通信實用化方面取得重大突破;及進行“星地雙向糾纏分發實驗”與“空間尺度量子隱形傳態實驗”,開展空間尺度量子力學完備性檢驗的實驗研究。除了衛星之外,地面上也建設了四個量子通信地面站(分別位於河北興隆、新疆烏魯木齊、青海德令哈、雲南麗江)以及位於西藏阿里的量子隱形傳態實驗站。除此以外,奧地利科學院維也納大學的科學家也與中國方面合作,在維也納和格拉茨設定了地面站 。

研發單位

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套用系統的研製;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。

研製歷史

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。工程還建設了包括南山、德令哈、興隆、麗江4個量子通信地面站和阿里量子隱形傳態實驗站在內的地面科學套用系統,與量子衛星共同構成天地一體化量子科學實驗系統。

量子衛星首席科學家潘建偉院士介紹,我國自主研發的量子衛星突破了一系列關鍵技術,包括高精度跟瞄、星地偏振態保持與基矢校正、星載量子糾纏源等。

2016年8月16日凌晨,被命名為“墨子號”的中國首顆量子科學實驗衛星開啟星際之旅。它承載著率先探索星地量子通信可能性的使命,並將首次在空間尺度驗證量子理論的真實性。

量子通信系統的問世,點燃了建造“絕對安全”通信系統的希望。當前,量子通信的實用化和產業化已經成為各個大國爭相追逐的目標。

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,建設完成合肥、濟南等規模化量子通信城域網,“京滬幹線”大尺度光纖量子通信骨幹網也即將竣工。

2011年,中科院正式啟動全球首顆“量子科學實驗衛星”的研製,這既意味著中國科學家率先向星地量子通信發起挑戰,更意味著中國或將領先歐美獲得量子通信覆蓋全球的能力。

重要意義

“墨子號”的成功發射,將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,有望推動我國科學家在量子科學前沿領域取得重大突破,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。

美國波士頓大學的量子物理學家亞歷山大·謝爾吉延科說:“這個事確實很讓人激動,因為它是首次開展此類試驗,因此對全球都有重要意義。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路,而現在這場競賽從地面進入了太空,因為衛星能連線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。”

英國劍橋大學量子物理學教授阿德里安·肯特說:“我對中國發射量子衛星這事感到很興奮。”他認為,這是為使用量子技術構建全球性安全通信網路邁出的“第一步”

未來套用

量子衛星發射後,天地一體化量子科學實驗系統將投入正式運行,而“京滬幹線”大尺度光纖量子通信骨幹網工程預計2016年下半年交付。

得益於量子保密通信絕對安全性,量子通信不僅套用於百姓日常通信,也可用於水、電、煤氣等能源供給和民生網路基礎設施的通信保障,還可套用於國防、金融、商業等領域,勢必對產業界和科技界產生巨大變革。

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