2016年8月中旬，我國将擇機發射首顆“量子科學實驗衛星”。如果衛星成功運作，我國将成為世界上首次實作衛星和地面之間量子通信的國家，并結合地面已有的光纖量子通信網絡，初步建構一個廣域量子通信體系，在世界上率先實作全球化的量子保密通信。
衆所周知，通信保密在國防、金融、政務、商業等領域具有重要作用。就目前和可以預見的将來來看，量子通信被公認是迄今為止唯一被嚴格證明能"無條件安全"的通信方式，可確定通信安全和提升計算速度。
量子世界中存在一種類似“心電感應”的現象，即通常所說的量子糾纏。實驗驗證，具有糾纏态的兩個粒子無論相距多遠，隻要一個發生變化，另外一個也會瞬間發生變化。其原因目前還沒搞清楚。
量子糾纏示意圖
量子通信是利用量子的糾纏效應進行資訊傳遞的新型通信方式。它主要基于量子糾纏态的理論，使用量子隐形傳态的方式實作資訊傳遞。
傳統的通信加密和傳輸安全都是依賴于複雜的算法，但是隻要對方的計算能力足夠強大，再複雜的保密算法都能夠被破解，是以都不能夠做到絕對安全。量子通信的安全性基于量子實體基本原理，作為光的最小顆粒，單個光量子在傳輸資訊的時候具有不可分割和不可被精确的複制兩大特性，進而能保證資訊的不可竊聽和不可破解，是以，哪怕計算能力再強也是破解不了的。
量子通信是将資訊編碼加載到單個光量子疊加态的偏振方向上。在量子保密通信過程中，發送方和接收方采用單個光量子的狀态作為資訊載體來建立密鑰。由于單個光量子是光能量的最小組成單元，不能被再分割，是以在單個光量子發射的情況下，竊聽者無法将單個光量子分割成兩部分，讓其中一部分繼續傳送，而對另一部分進行狀态測量擷取密鑰資訊。又由于不可被精确的複制，是以竊聽者無論是對單個光量子狀态進行測量或是試圖複制之後再測量，都會對光量子的狀态産生擾動，進而使竊聽行為暴露。
量子通信永遠不會洩密的原因之一是，量子加密的密鑰是随機的，即使被竊取者截獲，也無法得到正确的密鑰，是以無法破解資訊；其二，分别在通信雙方手中具有糾纏态的2個粒子，其中1個粒子的量子态發生變化，另1個粒子的量子态就會随之立刻變化，根據量子理論，任何幹擾都會立刻改變量子态，使竊取者得到的資訊遭到破壞，并非原有資訊。
與成熟的傳統通信技術相比，量子通信具有以下主要優點：
一是保密性強。二是隐蔽性高，量子通信是一種完全無“電磁”的通信技術，現有的無線電探測系統無法對其進行探測。三是應用性廣，量子既可在太空中進行通信，又可以在海底等惡劣條件下通信，還可以在光纖等媒體中進行資訊“傳遞”，可以應用到各種應用場景。四是時效性高，由于量子通信時延為零，能極大地提高通信速度。
近年來，我國科學家潘建偉院士帶領的團隊在自由空間量子糾纏分發和量子隐形傳态實驗方面不斷取得國際領先的突破性成果，為基于衛星的廣域量子通信和量子力學基礎原理檢驗奠定了堅實基礎。
“量子科學實驗衛星”首席科學家潘建偉
雖然在光纖中可以實作城域量子通信網絡，但由于光量子易被光纖吸收，存在固有的光量子損耗，與環境的耦合也會使量子糾纏品質下降，導緻信号在光纖傳送的過程中越來越弱，是以僅僅利用光纖難以實作遠距離的量子通信。另外，近地面自由空間通道會受地面障礙物、地表曲率、氣象條件的影響，光量子傳輸難以在地面自由空間中向遠距離拓展。
為此，發展量子衛星通信是遠距離光量子傳輸的必由之路。它能克服地表曲率、沒有障礙物的阻礙；光量子在光纖中的損耗遠高于自由空間的損耗，大氣對光量子的吸收和散射遠小于光纖，并能保持光量子極化糾纏品質。另外，受到地面條件的限制，很多地方無法鋪設量子通信的專用光纖。
“量子科學實驗衛星”示意圖
我國将于2016年8月發射全球首顆“量子科學實驗衛星”。該衛星發射後，将是國際上首次實作空間大尺度的量子糾纏分發和量子隐形傳态實驗，推進人類對大尺度範圍量子力學規律的認識，并帶動我國量子實體整體水準大幅提升。
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<b>本文轉自d1net（轉載）</b>