以信號損耗為例。科學(xué)家們一般使用單光子作為物理載體來傳輸密鑰，但因?yàn)閱喂庾有盘柌荒鼙环糯?，再加上傳輸信道——光纖對單光子的吸收，隨著傳輸距離的拉長,，單光子信號損耗呈指數(shù)增長,。通過30余年堅持不懈的努力，如今,，國際學(xué)術(shù)界在實(shí)驗(yàn)室中將點(diǎn)對點(diǎn)光纖量子密鑰分發(fā)的距離提高到了500公里,。

如何實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)距離的量子通信？使用可信中繼是一個行之有效的方法,。什么是可信中繼,？潘建偉認(rèn)為可以理解為“接力跑”：單光子在光纖中從a地要跑到b地，可跑著跑著沒力氣了,，這時就可以設(shè)置個值得信賴的節(jié)點(diǎn)讓密鑰“落地”一下,，再由其他光子接著向前跑。比如,，利用“墨子號”作為中繼,，中國科學(xué)家在自由空間信道實(shí)現(xiàn)了7600公里的洲際通信。

“理論上講,，只要沒有人爬到衛(wèi)星上去竊聽,，那么，我們的通信就是安全的,。但是,，這些中繼節(jié)點(diǎn)的安全仍然需要得到人為保障?！迸私▊ヅe了個例子：如果人們使用衛(wèi)星作為中繼節(jié)點(diǎn),，衛(wèi)星就掌握著用戶分發(fā)的全部密鑰。如此一來,，便帶來了另外一個問題：假如這個衛(wèi)星是別國制造的,，就可能會存在信息泄露的風(fēng)險。

那么,，如何避免這一可能存在的潛在風(fēng)險,？2017年，“墨子號”首次實(shí)現(xiàn)千公里量級的自由空間量子糾纏分發(fā),，圓滿完成了既定科學(xué)目標(biāo),。此時，潘建偉萌生了一個新的想法：發(fā)射一顆衛(wèi)星花了不少經(jīng)費(fèi),，可不可以嘗試一下利用“墨子號”作為量子糾纏源,，而不是量子密鑰的中繼點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)基于糾纏的遠(yuǎn)距離量子密鑰分發(fā)？

基于糾纏的量子密鑰分發(fā)的原理是,，無論處于糾纏狀態(tài)的兩個粒子之間相隔多遠(yuǎn),，只要測量了其中一個粒子的狀態(tài)，另一個粒子的狀態(tài)也會相應(yīng)確定,?！袄眠@一特性，我們可以在遙遠(yuǎn)兩地的用戶間直接生成并安全共享一組量子密鑰,，為所傳輸?shù)亩M(jìn)制信息加密?！迸私▊ケ硎?。