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北京，8月10日，《科学技术日报》记者从中国科学院获悉，中国科学家在世界上首次成功实现了量子密钥从卫星到地面的分发，以及利用“墨子”量子科学实验卫星从地面到卫星的量子隐形传态。这两个结果在北京时间清晨同时发表在《自然》杂志的网络版上。迄今为止，“墨子”已经成功地实现了所有三个既定的科学目标。
“墨子”于去年8月16日正式交付进行科学实验，今年1月18日上升到0+和。它的第一个科学目标——在国际上率先实现数千公里恒星的双向量子纠缠分布和量子力学非局域性测试——已经实现，其结果于6月16日发表在《科学》杂志上。现在墨子的另外两个科学目标又实现了。中国科学院院长白春礼指出，这标志着中国在量子通信领域的整体国际领先地位。
当今国际量子通信的研究内容之一是量子密钥分配。中国科技大学教授、量子科学实验卫星首席科学家潘建伟表示，传统的基于计算复杂性的加密技术原则上有可能被破解。然而，量子密钥分配是基于量子态的传输。两个远程位置的用户共享一个无条件且安全的密钥，用于一次一个地严格加密信息。这是人类已知的唯一没有窃听或破译的无条件和安全的通信方法。
量子通信的另一个重要内容是量子隐形传态。它利用量子纠缠将未知的物质量子态准确地传输到远处，而不需要传输物质本身。
墨子的科学目标之一是在卫星和地球之间分配高速量子密钥。根据潘建伟的介绍，量子密钥分配实验利用卫星传输量子信号，地面接收量子信号。墨子过境时，与河北兴隆地面光学站建立了光学联系。在1200公里的通信距离上，卫星-地面量子密钥的传输效率比相同距离的地面光纤信道的传输效率高20个数量级(万亿倍)。卫星上的量子诱饵态光源平均每秒发送4000万个信号光子，一次在轨对接实验可以产生300千比特的安全密钥，平均编码速率为1.1千比特/秒，这一重要成果为全球量子安全通信网络的建设奠定了可靠的技术基础。
地球恒星的量子隐形传态是墨子的另一个科学目标。量子隐形传态采用地面发射纠缠光子，天空接收它们的方式。当墨子越过边境时，它与西藏的阿里地面站建立了光学联系。地面光源每秒产生8000次量子隐形传态，向卫星发射纠缠光子。实验通信距离从500公里到1400公里不等。所有6个传送状态都超过了经典极限，置信度大于99.7%。假设这项工作在相同长度的光纤中重复进行，将需要3800亿年来观察一个案例。这一重要成果为今后研究空尺度间量子通信网络以及空尺度间量子物理和量子引力实验检验奠定了可靠的技术基础。
至此，“墨子”三大科学目标已经成功实现。(李大庆)
