中国科学院院士潘建伟透露，中国正在研制中高轨量子卫星

全国政协委员、中国科学院院士、中国科学技术大学常务副校长潘建伟在3月4日晚间举行的媒体采访时透露，中国正在研制中高轨量子卫星。

中国研制的首颗空间量子科学实验卫星“墨子号”

2016年8月16日1时40分，中国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将墨子号量子科学实验卫星发射升空，进入预定轨道。

我国成功发射世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”，人类将首次完成卫星和地面之间的量子通信，从而构建一个天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。

2022年5月，中国墨子号卫星实现1200千米地表量子态传输新纪录。

但是“墨子号”也有其局限性，因其是低轨卫星，运行的轨道约500公里高度，对地球的覆盖范围较小，工作时间偏短（单次过地面站的时间约9分钟），而且由于技术限制，目前只能在夜晚工作，这极大地限制了它未来的应用。

为何要发射量子卫星

量子保密通信技术已经从实验室演示走向产业化。在城市里，通过光纤建构的城域量子网络通信已经开始尝试实际应用，我国在城域光纤量子通信方面已取得了国际领先的地位。

那为什么还要把量子实验室从地面搬到太空呢？

“由于光纤的固有损耗，在光纤中实现远距离量子通信面临着巨大挑战。”潘建伟说。

原来，用量子通信方式传递信息，传送的是光的最小能量单元。但这种最小的颗粒，不能再被分割，也不能复制。即使采用目前最先进的理想单光子探测器，在1000公里光纤中进行点对点量子通信，每300年也只能传输一个比特。“就好比一支拥有100万人的队伍，到最后可能只剩下几个人，花了很长时间才能抵达目的地。”这种受制于光纤，不能放大量子通信信号的问题，导致了在远距离上信息传递效率很低，令科学家们一筹莫展。虽然通过量子中继手段，即分成若干段传输来降低每一段的损耗，用“量子接力”的方式解决这一难题，但走向实际应用还需时日。

后来，科学家意识到，真空里不会有光的损耗，想要实现覆盖全球的广域量子保密通信，还需要借助卫星的中转。

2005年，潘建伟团队实现了13公里自由空间量子纠缠和密钥分发实验，证明光子穿透大气层后，其量子态能够有效保持，从而验证了星地量子通信的可行性。近几年开展的一系列后续实验都为发射量子卫星奠定了技术基础。

“这样一来，通过发射卫星，去除干扰因素，就可以实现几千公里的量子通信。”潘建伟说，有了量子卫星，还可以在宏观距离上检验所谓的量子力学的非局域性，也就是“幽灵般的超距作用”。“看看在实验室里不断被重复检验的理论，放在太空是否还能实现。”

中高轨道量子卫星

潘建伟说道：“我们正在与国家空间科学中心合作，研制一颗中高轨卫星，未来高轨卫星和低轨卫星结合，将建成广域量子通信网络。”

过去十年，我国科技有了长足的进步，以物理学为例，中国每年都有入选国际年度十大进展的科研成果，无论是在量子物理、量子科技、高能物理、天体物理等方面，中国都已经走在了世界科研的前沿，可以国际同行平等对话。

去年夏天，潘建伟团队还发射了世界首颗量子微纳卫星“济南一号”，有助于我国实现基于微纳卫星和小型化地面站之间的实时星地量子密钥分发，构建低成本、实用化的天地一体化量子保密通信网络。

“改革开发至今，我国对科学的重视程度大幅提升，投入大幅增加，包括在中微子物理、超导物理研究、量子信息技术研究等方面。”潘建伟表示，“我国对科技的重视提供了全方位的国际竞争合作的能力。”

在回应外界关注的通用量子计算何时能够实现的问题时，潘建伟表示：“量子计算要真正构成通用量子计算之前，首先是要实现量子纠错，量子纠错实现后，距离通用的量子计算还需要10-15年时间。”