原標(biāo)題：天宮二號空間實驗室9月中旬發(fā)射將進(jìn)行全球首次空地量子密鑰傳輸試驗

周遠(yuǎn)方

7月10日，來自中國載人航天工程辦公室的消息稱,，天宮二號空間實驗室已于昨日安全運抵酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心載人航天發(fā)射場,，即將開展發(fā)射場總裝和測試工作。

據(jù)國際在線消息援引中國載人航天工程辦公室消息,，天宮二號空間實驗室按流程完成了出廠前所有研制工作,，2016年7月7日從北京啟程，經(jīng)鐵路運輸,，于9日安全運抵酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心載人航天發(fā)射場,。天宮二號空間實驗室裝載全球首臺空間冷原子鐘、全球首次空地量子密鑰分配試驗等14項空間應(yīng)用載荷,。

“天宮二號”空間站示意圖

全球首臺空間冷原子鐘

據(jù)新華網(wǎng)3月報道,，中國載人航天工程總設(shè)計師周建平此前介紹，天宮二號將搭載全球第一臺冷原子鐘升空,，利用太空微重力條件,，穩(wěn)定度將高達(dá)10的負(fù)16次方。

超高精度的原子鐘,，是衛(wèi)星導(dǎo)航等領(lǐng)域的關(guān)鍵核心技術(shù),。

衛(wèi)星導(dǎo)航的基本原理是，精確測量微波信號從衛(wèi)星到達(dá)目標(biāo)所用的時間,，可得衛(wèi)星和目標(biāo)之間的準(zhǔn)確距離,。因此,，測量時間的精度，直接影響定位準(zhǔn)確度,。

常溫下,，原子都有大約每秒幾百米的熱運動，導(dǎo)致原子和電磁波作用時間短,，影響原子鐘的精度,。目前GPS和北斗上使用的原子鐘，精度僅到納秒（10的負(fù)9次方秒）級,，故民用GPS的導(dǎo)航精度在十幾米左右,。

美籍華人朱棣文，1997年以激光冷卻原子技術(shù)獲諾貝爾物理學(xué)獎,；1998年6月5日,，當(dāng)選為中國科學(xué)院外籍院士；2008年12月,，擔(dān)任美國能源部長,。

上世紀(jì)九十年代，美籍華人朱棣文發(fā)明了激光冷卻原子的技術(shù),，可以用幾束激光把原子團(tuán)冷卻到絕對零度附近,，也就是讓原子幾乎一動不動。當(dāng)把這種冷卻后的原子放 進(jìn)微波場的時候,，原子與微波的作用時間大大加長,，使得原子鐘的精度顯著提高。這就是達(dá)到皮秒（10的負(fù)12次方秒）量級的“冷原子鐘”,。

但是,，原子團(tuán)在進(jìn)入微波場后，由于重力作用,，速度很快會變大,，從而對冷原子鐘的精確度產(chǎn)生影響。因此,，在太空無重力或微重力環(huán)境下的“空間冷原子鐘”,，理論上應(yīng)當(dāng)更為精確，這也是天宮二號搭載“空間冷原子鐘”的意義所在,。

“空間冷原子鐘”試驗若成功，或?qū)⑹埂氨倍穼?dǎo)航”的精度達(dá)到厘米級,。

空地量子密鑰分發(fā)試驗

據(jù)《錢江晚報》今年6月報道,，今年7月，我國將發(fā)射世界首顆量子科學(xué)實驗衛(wèi)星,，并在世界上首次實現(xiàn)衛(wèi)星和地面之間的量子通信,，構(gòu)建一個天地一體化的量子保密通信與科學(xué)實驗體系,。

今年9月，量子通信的核心環(huán)節(jié)：密鑰（加密,、解密的鑰匙）傳輸實驗,，將搭乘天宮二號空間實驗室，上天展開實驗,。這意味著,，世界上首封絕對不會被截、被破,、被復(fù)制的密信,，將要誕生。

5月25日,，在中科院量子信息與量子科技前沿卓越創(chuàng)新中心內(nèi)的量子模擬實驗室,，工作人員正在調(diào)試超冷原子光晶格平臺的激光伺服系統(tǒng)。