根據(jù)數(shù)據(jù)測(cè)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(cè)器,，也需要數(shù)百萬年才能建立一個(gè)比特的密鑰,。因此，如何實(shí)現(xiàn)安全,、長(zhǎng)距離,、可實(shí)用化的量子通信是該領(lǐng)域的最大挑戰(zhàn)和國(guó)際學(xué)術(shù)界幾十年來奮斗的共同目標(biāo)。

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

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

據(jù)中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所研究員,、量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)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(hào)損耗非常小的特點(diǎn),，通過衛(wèi)星的輔助可以大大擴(kuò)展量子通信距離。同時(shí)由于衛(wèi)星具有方便覆蓋整個(gè)地球的獨(dú)特優(yōu)勢(shì),，是在全球尺度上實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)距離實(shí)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(jì)初以來，這一方向已成為國(guó)際學(xué)術(shù)界激烈角逐的焦點(diǎn),。潘建偉團(tuán)隊(duì)為實(shí)現(xiàn)星地量子通信開展了一系列先驅(qū)性的實(shí)驗(yàn)研究,。

早在2003年，潘建偉團(tuán)隊(duì)就提出了利用衛(wèi)星實(shí)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(guó)際上首次實(shí)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(yàn)證了穿過大氣層進(jìn)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(xiàng)“量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星”正式立項(xiàng)。2012年,，潘建偉領(lǐng)銜的中科院聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)在青海湖實(shí)現(xiàn)了首個(gè)百公里的雙向量子糾纏分發(fā)和量子隱形傳態(tài)，充分驗(yàn)證了利用衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)量子通信的可行性,。2013年,，中科院聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)在青海湖實(shí)現(xiàn)了模擬星地相對(duì)運(yùn)動(dòng)和星地鏈路大損耗的量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)，全方位驗(yàn)證了衛(wèi)星到地面的量子密鑰分發(fā)的可行性。隨后,，團(tuán)隊(duì)經(jīng)過艱苦攻關(guān),，克服種種困難，最終成功研制了“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)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(jì)了小孔成像實(shí)驗(yàn)，還在《墨經(jīng)》中提出的“光學(xué)八條”,。有研究者將墨子稱作“科圣”,，稱他是中國(guó)科學(xué)家的始祖，墨子在光學(xué)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(guó)發(fā)射的全球首顆量子衛(wèi)星取名“墨子號(hào)”,，也源于此,。