根據(jù)數(shù)據(jù)測算，通過1200公里的光纖,，即使有每秒百億發(fā)射率的單光子源和完美的探測器,，也需要數(shù)百萬年才能建立一個比特的密鑰。因此,，如何實現(xiàn)安全,、長距離、可實用化的量子通信是該領(lǐng)域的最大挑戰(zhàn)和國際學術(shù)界幾十年來奮斗的共同目標,。

如何能更好地利用量子這把“雙刃劍”,，實現(xiàn)安全、長距離,、可實用化的量子通信,，以潘建偉為代表的科學家將目光投向了外太空。

外太空光信號損耗非常小,，因此通過衛(wèi)星的輔助可以大大擴展量子通信距離,。

據(jù)中國科學院上海技術(shù)物理研究所研究員、量子科學實驗衛(wèi)星工程常務(wù)副總師,、衛(wèi)星系統(tǒng)總指揮王建宇介紹,，利用外太空幾乎真空因而光信號損耗非常小的特點，通過衛(wèi)星的輔助可以大大擴展量子通信距離,。同時由于衛(wèi)星具有方便覆蓋整個地球的獨特優(yōu)勢,，是在全球尺度上實現(xiàn)超遠距離實用化量子密碼和量子隱形傳態(tài)最有希望的途徑。

從本世紀初以來,，這一方向已成為國際學術(shù)界激烈角逐的焦點,。潘建偉團隊為實現(xiàn)星地量子通信開展了一系列先驅(qū)性的實驗研究。

早在2003年,，潘建偉團隊就提出了利用衛(wèi)星實現(xiàn)星地間量子通信,、構(gòu)建覆蓋全球量子保密通信網(wǎng)的方案,，隨后于2004年在國際上首次實現(xiàn)了水平距離13公里（大于大氣層垂直厚度）的自由空間雙向量子糾纏分發(fā)，驗證了穿過大氣層進行量子通信的可行性,。2011年底,，中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項“量子科學實驗衛(wèi)星”正式立項。2012年,，潘建偉領(lǐng)銜的中科院聯(lián)合研究團隊在青海湖實現(xiàn)了首個百公里的雙向量子糾纏分發(fā)和量子隱形傳態(tài),，充分驗證了利用衛(wèi)星實現(xiàn)量子通信的可行性。2013年,，中科院聯(lián)合研究團隊在青海湖實現(xiàn)了模擬星地相對運動和星地鏈路大損耗的量子密鑰分發(fā)實驗,，全方位驗證了衛(wèi)星到地面的量子密鑰分發(fā)的可行性。隨后,，團隊經(jīng)過艱苦攻關(guān),，克服種種困難，最終成功研制了“墨子號”量子科學實驗衛(wèi)星,，為構(gòu)建覆蓋全球的量子保密通信網(wǎng)絡(luò)奠定了可靠的技術(shù)基礎(chǔ),。

三顆衛(wèi)星如何覆蓋全球

2400年前，墨子就發(fā)現(xiàn)了光線沿直線傳播,，并設(shè)計了小孔成像實驗,，還在《墨經(jīng)》中提出的“光學八條”。有研究者將墨子稱作“科圣”,，稱他是中國科學家的始祖,，墨子在光學上的發(fā)現(xiàn)，也被人稱為光通信,、量子通信的基礎(chǔ)發(fā)現(xiàn),。中國發(fā)射的全球首顆量子衛(wèi)星取名“墨子號”，也源于此,。