2016年8月16日1时40分，我国在酒泉卫星发射中心成功将世界首颗量子卫星发射升空。为了纪念我国古代著名的‘哲学家’墨子，该颗量子卫星命名为‘墨子号’。墨子号的发射成功，标志着我国在量子信息技术的实用化推动方面迈出了坚实的一步。从后续的报道来看，墨子号已经和地面站之间取得了联系，相关的实验工作应该可以按照原有的设计方案开始了。
在我看来，目前墨子号的成功发射至少有着这样几个意义：1、墨子号能够吸引民众重新翻阅我国先贤们的经典，或许能够从先贤们的思想中思考出具有现实意义的观点和洞见，这方面可以参考屠呦呦先生对于青蒿素提取方法的过程；2、借着墨子号成功发射的契机，我们可以把量子信息技术向民众做了很好的普及和推广，可以唤起人们对于探索自然科学的兴趣，特别是对于探索量子物理和量子信息的前沿。只有更多的人将他们的聪明才智贡献到同一个领域中，才能真正促进一个领域的繁荣。量子物理和量子信息领域，无疑是这样一个需要更多力量参与进来的领域；3、墨子号作为全球首颗研究量子信息，特别是量子通信技术的卫星，其产生的任何科学实验数据都将是‘第一’，其学术研究价值将是史无前列的。凭着在这方面的一些浅薄认识，我在这里和朋友们就墨子号的发射，做进一步的分享——仍然采取常用的问答方式。
1、墨子号卫星为什么称作量子卫星？
在先前的网文中，作者往往直接说量子卫星‘墨子号’，但没有对何为量子卫星，或者为啥定义为量子卫星，做简单的介绍。希望通过对这个问题的解答，我们能够更加明确的知道什么是量子卫星。
首先我们需要强调量子卫星不是指此次发射的卫星具有量子物理系统的特点，卫星与我们之前发射的北斗卫星，气象卫星等一样，是一颗携带相关仪器设备的飞行器，是经典物理世界的飞行器。
此次‘墨子号’被称作量子卫星，是因为该颗卫星承载了与量子信息研究相关的实验仪器。据英国《自然》杂志的前期报道(http://www.nature.com/news/chinese-satellite-is-one-giant-step-for-the-quantum-internet-1.20329)，该颗卫星与量子相关的方面主要是载荷了一颗能够发射纠缠光子对的量子光源，因此被称作量子卫星，卫星总重量为600公斤，是一颗‘蝇量级’的卫星。这次能够获得媒体的广泛关注，可以说是四两博千金，以量子取胜。在众多媒体的报道中，《Wall Street Journal》的报道题目贴切的表达了这一特点，他们的题目是——《China’s Latest Leap Forward Isn’t Just Great—It’s Quantum》
Cai Yang/Xinhua via ZUMA Wire
PHOTO: ZUMA PRESS
2. 中国会不会是唯一一个发射‘量子卫星’的国家？
在网络的言论中，也存在不支持‘量子卫星’相关研究工作的言论。在这些不支持的言论中，特地提到美国对这方面研究工作的态度，来阐述他们的观点。姑且不论，通过这种逻辑思路来论证的观点是否站得住脚。我们试着沿着这个逻辑思路推演下去，转而回答“中国会不会是唯一一个发射‘量子卫星’的国家”？
事实上，这个问题的答案，在之前那篇《自然》杂志的报道中有提到。目前，除中国之外，来自加拿大、日本、意大利和新加坡的研究人员都有发射类似卫星的打算。其实，在我国‘墨子号’发射之前，意大利的一个研究小组，利用在轨卫星，开展了一些相关的实验研究工作，近几年在《物理评论快报》上都有论文发表。另一方面，德国的一个研究小组尝试了地面基站和飞行的飞机之间的相关量子密钥分发研究工作；我国也开展了地面基站和空中热气球之间进行通信的研究工作。这些工作都是墨子号研究工作的先期论证。因此，从已有的报道看来，中国不会是唯一一个发射‘量子卫星’的国家。
3. ‘墨子号’在两年的服役时间内将从事哪些重要的科学实验研究？
在量子信息应用方面，此次发射升空的墨子号主要载有实现纠缠光子对产生的量子纠缠光源。基于该纠缠光源，可以开展的研究工作分别是量子密钥分发、贝尔测试和量子态隐形传递等三个工作。
图片来自：http://www.nature.com/news/data-teleportation-the-quantum-space-race-1.11958
借助量子纠缠实现量子密钥分发方案（E91协议）的可行性，已经在地面上实现了100公里范围内的实验论证。此次借助‘墨子号’的帮助，研究人员可以把上述密钥分发的距离从100公里提升到数千公里的范围，一举将基于量子密钥分发的量子保密通信技术的通信距离提升到数千公里的量级，论证全球量子保密通信技术的可行性。在目前的计划中，研究人员将借助‘墨子号’，在位于欧洲维也纳和我国北京的两个地面基站之间，论证量子密钥分发以及基于此的量子保密通信。
图片来自：http://www.nature.com/news/data-teleportation-the-quantum-space-race-1.11958
贝尔测试，是验证量子纠缠特性这一非经典物理现象的实验方法。去年，来自荷兰、维也纳和加拿大的三个实验室，分别论证了无漏洞的贝尔测试结果，完备的证实了量子纠缠资源的非定域特性。尽管如此，量子纠缠特性能够在多大的地理尺度内存在，仍然还是一个开放性问题，借助‘墨子号’上承载的量子纠缠光源，研究人员能够证实在目前能够达到的地理尺度下，是否能够看到量子纠缠特性的一些变化。
量子态的隐形传递，是指在不具体传输某量子系统的情况下，借助量子纠缠资源和量子测量，将该量子系统的量子状态传递到第三方。这类似于《Star Trek》电影中，将人‘瞬间转移’到遥远星球的情节--这也是之前我们讨论‘真正的量子卫星’的基础。借助‘墨子号’，研究人员可以将该研究工作从目前的百公里量级的量子隐形传态总距离提升到上千公里。
上述三个方面的研究工作，任何一个成果都将是《自然》级别的，除了发表学术论文的成果外，这些研究成果还将为全球量子保密通信（量子通信）技术打下坚实的基础。
图片来自：http://www.nature.com/news/data-teleportation-the-quantum-space-race-1.11958
我认为‘墨子号’的发射是一个很好的开始，但只是万里长征的第一步，希望有更过的人力和物力，能够投入到量子信息技术的研究中来。
除了上述量子通信技术外，量子计算也是量子信息技术领域值得大力投入和关注的领域。
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http://news.ifeng.com/a/20160824/49832736_0.shtml 这个报道中给出了首席科学家对于质疑声音的回应，请各位移步讨论。
