钱振华-第二次量子革命与量子通信浅说“墨子号”科学实验卫星简介

2020公务员考试必知的最新科技常识长征七号：2016年6月25日，我国全新研制的长征七号运载火箭在新建的海南文昌航天发射场发射升空，成功将载荷送入预定轨道。

长征七号火箭为我国新一代中型运载火箭，是为了满足我国载人空间站工程发射货运飞船以及未来载人火箭更新换代需求而研制的。

长征七号的首飞成功也标志着海南文昌航天发射场正式投入使用。

墨子号：2016年8月16日，我国在酒泉用长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空，实现世界首个星地间的量子保密通信和量子隐形传态。

首颗量子通信卫星以我国古代科学家墨子的名字来命名。

墨子最早提出过光线沿直线传播的观点，进行了小孔成像实验。

用他的名字命名以纪念他在早期物理光学方面的成就。

量子通信：量子是一个能量的最小单位，所有的微观粒子包括分子、原子、电子、光子，它们都是量子的一种表现形态。

量子世界两个最基本的原理即量子叠加原理和基于叠加原理的量子纠缠原理。

因为量子纠缠的不可知状态，量子具有完美的不可克隆特性。

基于量子的这些原理和特征，可以通过隐形传态和密钥分发两种方式来实现高效安全的量子通信。

(注意：量子通信并非超光速通信，量子纠缠无法让我们进行超光速通信，但这能让我们更容易对秘密进行加密。

)天宫二号：2016年9月15日，天宫二号空间实验室在酒泉卫星发射中心发射成功。

2016年10月19日，搭载着航天员景海鹏、陈冬的神舟十一号飞船与天宫二号自动交会对接成功。

天宫二号是我国载人航天工程空间实验室阶段任务的核心任务，主要开展地球观测和空间地球系统科学、空间应用新技术、空间技术和航天医学等领域的应用和试验，包括释放伴飞小卫星，完成货运飞船与天宫二号的对接等。

长征五号：2016年11月3日，我国新一代大型运载火箭长征五号在海南文昌卫星发射基地首飞成功，成为我国起飞质量最大、起飞推力最大、箭体结构最大、运载能力最大的火箭。

长征五号首飞成功，填补了我国大推力无毒无污染液体火箭的空白，使我国运载火箭能力进入国际先进行列。

什么迅速崛起为世界量子科研的重地“墨子号”开启量子的世界，墨子在两千多年前就发现了光线沿直线传播，并设计了小孔成像实验，奠定了光通信、量子通信的基础。

“就像国外有伽利略卫星、开普勒望远镜一样，以中国古代伟大科学先贤的名字来命名全球首颗量子卫星，将提升我国的文化自信。

”中国科学院院士、中国科学技术大学教授潘建伟这样阐释。

以墨子命名的“墨子号”量子科学实验卫星，其作用在于探索量子通信卫星的可行性。

由于量子不可克隆原理，量子通信的信号不能像经典通信那样被放大，这使得之前量子通信的世界纪录只有百公里量级。

因此，如何实现安全、长距离、可实用化的量子通信是该领域的最大挑战和国际学术界几十年来奋斗的共同目标。

2003年，中国科学技术大学潘建伟团队率先开展远距离自由空间量子通信实验研究。

2011年底，中科院战略性先导科技专项“量子科学实验卫星”正式立项。

2013年，中科院联合研究团队在青海湖实现了模拟星地相对运动和星地链路大损耗的量子密钥分发实验，全方位验证了卫星到地面的量子密钥分发的可行性。

随后，该团队经过艰苦攻关，最终成功研制了“墨子号”量子科学实验卫星。

“墨子号”卫星于2016年8月16日在酒泉卫星发射中心发射升空，经过4个月的在轨测试，2017年1月18日正式交付开展科学实验。

“墨子号”的成功为人类探索远距离量子通信提供了新平台，同时也激发了国际空间量子科学的研究热潮。

国际权威期刊《自然》杂志对此评价道，“墨子号”研究成果标志着中国在量子通信领域的崛起，将领先于欧洲和北美。

在《科学美国人》的评选中，“墨子号”量子卫星作为唯一诞生于美国本土之外的创新技术入选2016年度“改变世界的十大创新技术”。

量子力学世界级大师塞林格这样评价潘建伟团队的成果：中国如今在量子保密通信领域的成就，“爱因斯坦一定会对此感到惊讶”，“因为这些量子力学理论，比如量子纠缠，现在已经真的进入实际应用，这超出了爱因斯坦的预期。

”2016年5月25日，在中科院量子信息与量子科技前沿卓越创新中心内的量子模拟实验室，工作人员正在调试超冷原子光晶格平台的激光伺服系统。

2022-2023学年江苏省苏州市昆山市、太仓市、常熟市、张家港市八年级（上）期中语文试卷一、第一部分（20分）1．（6分）阅读下面的短文，按要求回答问题。

“信”，即诚信，是中华民族的传统美德之一。

诚信无形，却可以经天（wěi）地；诚信无色，却能够耀人眼目；诚信无味，。

曾子杀彘，是对稚子讲诚信；吴起待友而食，是对故友讲诚信；鲁侯献鼎而盟，是对他国讲诚信。

“人无信不立”，这句话历经千百年，依旧（juān）刻在每一个中国人的心头。

当人们在世俗的喧嚣中慢慢沦陷时，诚信似乎也在不知不觉中贬值了。

不守诚信也许会得一时之利，但一定不能获长久之利。

无信之人，终将为人深恶痛（jí）。

为人一生，与其在谎言中诚（huáng）诚恐度日，何不坦坦荡荡，捧一颗诚心，留一世诚信。

（1）（4分）根据拼音写出相应的汉字。

①经天（wěi）地②（juān）刻③深恶痛（jí）④诚（huáng）诚恐（2）（2分）在第一段的横线处填写一个句子，使文意连贯，句式整齐。

2．（8分）默写古诗文名句，并写出相应的作家、篇名。

（1）（1分）重岩叠嶂，，自非亭午夜分，不见曦月。

（郦道元《三峡》）（2）（2分）征蓬出汉塞，。

（王维《》）（3）（1分）？烟江上使人愁。

（崔颢《黄鹤楼》）（4）（2分）最爱湖东行不足，。

（《钱塘湖春行》）（5）（2分）人说“桂林山水甲天下”，吴均在《与朱元思书》中以“，”盛赞富春江美景，有异曲同工之妙。

3．（3分）小张叔叔新店开业在即，想要在店内悬挂一副对联，宣传诚信待客的经营理念。

下面的对联中，你认为最适合推荐给他的是（）A．君子爱财，取之有道。

B．财源通四海，生意畅三春。

C．萃集百货，丰盈八方。

D．货好门若市，心公客常来。

4．（3分）校运会4×100米接力赛中，因为小明的失误，班级错失了夺冠的机会。

赛后，有同学责怪小明影响了班级荣誉。

此时，你应该怎样劝说这些同学呢？二、第二部分（50分）5．（3分）下面是某同学的阅读笔记，其中表述有误的一项是（）A．他敢于冒着生命危险去探寻真相，敢于穿越封锁，闯入神秘的“红色中国”。

量子通信：量子科技中国标杆墨子号环球网03-0409:05中国蓝田总公司转载近日，美国科学促进会宣布，“墨子号”量子科学实验卫星科研团队被授予2018年度克利夫兰奖，以表彰该团队通过实现千公里级星地双向量子纠缠分发，为推动大尺度量子通信实验研究做出的卓越贡献。

这是该奖设立九十余年来，中国科学家在本土完成的科研成果首次获得这一重要荣誉。

而几个月前，2018年12月17日，“墨子号”量子科学实验卫星完成的洲际量子密钥分发研究成果，还被列入美国物理学会2018年度国际物理学领域的十项重大进展。

圆满实现三大科学目标“‘墨子号’量子卫星圆满实现预定的全部三大科学目标，为我国在未来继续引领世界量子通信技术发展和空间尺度量子物理基本问题检验前沿研究奠定了坚实的科学与技术基础。

”中国科学技术大学潘建伟教授告诉科技日报记者。

由于量子不可克隆原理，量子通信的信号不能像经典通信那样被放大，又由于光纤信道的固有衰减，量子通信的距离受到很大限制。

利用外太空几乎真空因而光信号损耗非常小的特点，通过卫星辅助可以大大扩展量子通信距离。

潘建伟团队为实现星地量子通信开展了一系列先驱性的实验研究。

“墨子号”量子科学实验卫星于2016年8月16日在酒泉卫星发射中心成功发射，2017年1月18日正式开展科学实验。

星地高速量子密钥分发是“墨子号”量子卫星的科学目标之一。

“墨子号”量子卫星与河北兴隆地面光学站建立了光链路，在1200公里通信距离上，星地量子密钥的传输效率比同等距离地面光纤信道高20个数量级(万亿亿倍)。

实现地星量子隐形传态是“墨子号”量子卫星的又一科学目标。

量子隐形传态可利用量子纠缠将粒子的未知量子态精确传送到遥远地点，而不用传送粒子本身。

“墨子号”量子隐形传态实验采用地面发射纠缠光子、天上接收的方式。

卫星过境时与海拔5100米的西藏阿里地面站建立光链路，地面光源每秒产生8000个量子隐形传态事例，向“墨子号”量子卫星发射纠缠光子，实验通信距离从500公里到1400公里，所有6个待传送态均以大于99.7%的置信度超越经典极限。

中国发射全球首颗量子通信卫星墨子号China launched the world’s first quantum communications satellite from the GobiDesert early Tuesday, a major step in the country’s bid to be at the forefront of quantumresearch, which could lead to new, completely secure methods of transmitting information.北京——周二凌晨，中国从戈壁滩发射升空了全球首颗量子通信卫星。

这是中国为争取站在量子研究最前沿而迈出的重要一步。

量子研究可能会带来新的完全安全的信息传输方式。

Researchers hope to use the satellite to beam communications from space to earth withquantum technology, which employs photons, or particles of light. That type ofcommunication could prove to be the most secure in the world, invulnerable to hacking.Scientists and security experts in many countries are studying the technology.研究人员希望，通过量子技术，用这颗卫星将信息从太空传输到地球。

量子技术会用到光子，也就是光的微粒。

这种通信方式可能会证明是全世界最安全、最不易受黑客攻击的。

很多国家的科学家和安全专家在研究这项技术。

The satellite is expected to circle the earth every 90 minutes after entering orbit at an altitudeof about 310 miles, according to a report by Xinhua, the state news agency.官方通讯社新华社的一篇报道称，在进入距地面约500公里高的轨道后，这颗卫星预计每90分钟绕地球一圈。

开路先锋“墨子号”作者：彭承志潘建伟来源：《科学24小时》2017年第10期“墨子号”量子科学实验卫星，是中国科学院空间科学战略性先导科技专项中首批确定的5颗科学实验卫星之一。

该项目是卫星与地面远距离量子科学实验平台，我国将依仗这一平台完成空间大尺度量子科学实验，以期取得量子力学基础物理研究重大突的破和一系列具有国际显示度的科学成果。

量子通信基于量子物理学的基本原理，它克服了经典加密技术内在的安全隐患，是迄今唯一被严格证明是“无条件安全”的通信方式，可以从根本上解决政务、国防、金融、商业等领域的信息安全问题。

目前，基于光纤的城域和城际量子通信技术正在走向实用化和产业化，我国在这方面已经走在了世界前列。

但是由于光纤的固有损耗以及单光子状态的不可复制性，目前点对点光纤量子通信的距离难以突破百千米量级。

因此，要实现广域乃至全球化的量子通信网络，还需要借助卫星的中转。

因此，从2003年起，中国科学技术大学潘建伟团队率先开展了远距离自由空间量子通信实验研究。

2004年底，潘建伟团队实现了 13 千米自由空间的量子纠缠分发和量子密钥分发，在国际上首次证实了光子纠缠态在穿透大气层后，其量子性质仍然能有效保持，验证了星地量子通信的可行性。

此后，在“远距离量子通信实验研究”和“空间尺度量子实验关键技术与验证”两个中科院知识创新工程重大项目的支持下，潘建伟团队联合中科院上海技术物理所、中科院微小卫星工程中心等单位，开展了一系列关键技术突破与地面验证实验，先后实现了16千米级自由空间量子隐形传态、100千米级自由空间量子隐形传态和双向量子纠缠分发、星地量子通信的全方位地基验证等重要实验，为实现星地量子通信奠定了坚实的科学与技术基础。

在完成上述系列关键技术突破的基础上，2011年底，由中国科学技术大学牵头提出并策划的“量子科学实验卫星”正式立项。

量子科学实验卫星建设和研制任务包括卫星系统、运载火箭系统、发射场系统、地面支撑系统、测控系统和科学应用系统6大系统。

世界上首颗“量子卫星”为什们“命...世界上首颗“量子卫星”为什们“命名”为“墨子”2016年8月16日1时40分我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空2016年8月15日量子科学实验卫星首席科学家中国科学院院士潘建伟先生，在酒泉卫星发射中心接受媒体采访时表示中国自主研制的世界首颗量子卫星被命名为“墨子”之所以起名“墨子”是因为墨子最早通过“小孔成像实验”发现了“光是直线传播的原理”对人类“科技史”的发展做出了“功德无量”的“杰出贡献”第一次对光直线传播进行了科学解释这在光学中是非常重要的一条原理为量子通信的发展打下了一定的基础“墨子名言”“名不徒生，而誉不自长，功成名遂，名誉不可虚假”语出，《墨子·修身》墨子希望我们讲“诚信”爱惜自己“名誉”尊重和维护他人的“名誉”的仁人志士不要做“沽名钓誉”的事情”墨子介绍墨子还提出了某种意义上的《粒子论》光量子学实验卫星以中国科学家先贤“墨子”来命名体现了中国人的“文化自信”2016年8月16日1时40分世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空“科圣”墨子雕像“墨子号”上天是中国科学界“航天事业”的一大盛事不过被称为“科圣”“中国科学家始祖”的墨子“至今为止”不算“广为人知”距今2000多年的先秦时代墨子及其所创立的学派墨家与儒家并称为“世之显学”——《韩非子·显学》然而经过秦火一炬及汉武帝时代的“罢黜百家，独尊儒术”墨子学说一朝而斩，再无余续在其后的历时流转朝代更迭之中仅留存录于正统《道藏》本的《墨子》53篇《墨子》包含神学，政治学，经济学，教育学，伦理学，哲学，军事学，逻辑学，物理学，数学等跨门类多学科知识堪称“百科全书”在彼时当世乃至后世很长一段时间内都是绝无仅有的尽管《墨子》散佚已多今人通过仅存篇章“仍可一窥”代表古代中国科学最高水平的墨家科技成就及其科学思想墨子《墨子》的逻辑学近代以来，国家积弱，列强环伺“西风东渐”之下，“有识之士”思以西学救济中学积极反思以儒家为代表的中国传统文化其中，有一部分人“认为”中国人历来没有意识到“逻辑”问题思维方式讲究“中庸之道”有一些“和稀泥”的“嫌疑”结果是，发展不出的“缜密”的哲思和“精密”的科学然而墨家的“逻辑学”在西方汉学界被称为和“古印度因明学”古希腊亚里士多德著名的“形式逻辑三段式”完全可以“相媲美”的“古代三大逻辑系统”墨家逻辑学强调“以实正名”对事物的特殊性和普遍性概念范畴的“达，类，私”等做出“精确的定义”和“演绎推论”在“名实之辨”等古代经典辩学论题如“白马非马”（白马不是马）“杀盗非杀人”（杀死盗贼不是杀人）上发展出极具特色的方法论《墨子·非命上》中更提出以“三表”为法来作为认识论领域辨析真与假是与非对与错的判断标准“何谓三表”墨子言曰有本之者，有原之者，有用之者于何本之上本之古者圣王之事于何原之下原察百姓耳目之实于何用之发以为刑政观其中国家百姓人民之利此所谓言有三表也即根据古书典籍圣人遗传的间接经验（本之）根据普通老百姓日用生活的直接经验（原之）根据理论联系实践言辞运用于实际的果效（用之）来判断取舍是否得当命题是否成立观念为真为假墨学”在中国的“春秋时期”的影响非常大“墨学”与“儒家”并称“显学”在中国的“春秋时期”的“百家争鸣”中有“非儒即墨”之称墨子生平介绍《墨子》的数学墨子门徒中多小手工业者稔熟圆规尺矩等工具的应用墨子本人即是彼时一顶尖巨匠他们由生产生活实践及自身行业经验中积累了大量的“数理知识”发展出对点线面直圆方等数理概念的超前理解《墨子·经上》曰“端，体之无厚而最前者也”“端”没有厚度和长宽同欧几里得几何学中对“点”的定义一致又有《墨子·经上》曰“体，分于兼也”《墨子·经说上》曰“若二之一，尺之端也”这里讲的是全集子集和充要条件“体”为个体“兼”为整体“尺”相当于线“端”相当于点点与线的关系即是部分和全体的关系前者是后者的必要条件后者是前者的充分条件墨家还定义了方圆《墨子·经上》曰“方，柱隅四权也”《墨子·经说上》“矩写交也”方形就是用尺矩作出四个边四个角相等的平面图形《墨子·经说上》曰“圆，一中同长也”圆形就是从中心到四周具有同样长度的平面图形《墨子》的物理学主要有力学光学等力学方面《墨子·经上》曰“力，形之所以奋也”力是引起物体运动状态改变化的原因此与伽利略和牛顿的观察研究相同却更早了1800多年光学方面《墨子·经下》曰影倒在午有端与影长说在端《墨子·经说下》加以诠解为“影”光之人照若射下者之人也高故成影于上首蔽上光故成影于下在远近有端与于光故影窟内也在阴暗的小屋向阳一面立墙墙上开孔人离墙不同远近距离则当人被阳光照射时将会形成倒影人上部遮挡光线故成像于下部人下部遮挡光线故成像于上部物距越远像越小物距越近像越大此即为小孔成像的原理墨家通过此实验证明了光的直线传播《墨子》的军事学一般而言可将现存53篇《墨子》分为“墨论”“墨经”“墨守”三个大类“墨论”记载墨子学说的核心教义，即“兼爱”，“非攻”，“尚贤”，“尚同”，“节葬”，“节用”，“天志”，“明鬼”，“非乐”，“非命”，统称“墨学十论”“墨经”主要为《大取》，《小取》，《经上》，《经下》，《经说上》，《经说下》，为墨学一“索引”，“字典”性质的文献，墨家大部分的科技知识亦都包含在内“墨守”为墨家学派的守御兵法，有《备城门》，《备蛾传》，《备梯》，《备突》，《旗帜》，《杂守》，《备高临》，《迎敌祠》，《备水》，《备穴》，《号令》以墨子和大弟子禽滑釐之间的对话形式展开，详细论述了防御战争中的具体技战术和非攻止战的战略思维墨家反对面对强暴采取消极不抵抗的奴隶思维，提倡不放弃武力的积极的和平主义思想，墨子本人及其弟子就曾多次亲身参与到帮助弱国抵御强国侵略的自卫反击战中墨子的学术思想“墨子兵法”与《孙子兵法》，一守一攻，并称为轴心文明时代世界古代军事指挥艺术之“双峰”墨子(明刊本)墨学为何会中绝“科圣”何以无传人此诚为国史千古谜题除上文提及的暴秦思想钳制及汉武一教独尊等因素尚有其他原因有人认为墨家“兼爱”理想脱离实际“背离人伦”为一“凌空蹈虚”之“乌托邦”“凌空蹈虚”形容“无史实根据的虚构”“随意的说话”有人认为墨家“非攻”思想及其建制成型的集团化武装化的组织模式直接威胁到统治阶级的利益故被绞杀有人认为墨家“以自苦为极”尚俭太过这种“苦行僧”式的“生活方式”墨子虽能“独任”但是，天下人“难行”现代的学者倾向于一种观点即在儒家言说传统下的古代中国“重农”思维深入骨髓社会普遍轻视工商阶层工匠阶层或小手工业者的生产生活经验及智慧目之为“奇技淫巧”“尚功用而慢差等”儒家代表人物孟子荀子之辟墨亦多源于此认识是故古代中国在儒家影响下能够发展出十分繁复的应用伦理和生活哲学却因缺乏“墨学之维”而发展不出精密的理性思辨和抽象思维清末民初以降诸国人痛感儒家文明无法振衰弱起弊于是转而寻求墨学的文化资源希望把墨家勇武刚强兼爱非攻的学派性格融入衰朽孱弱的民族性格中故有梁启超，方授楚等学者力倡墨学掀起第一波墨学复兴思潮发出“打倒孔家店，树立墨家店”的呼声他们认为墨子学说中所包含的科学理性精神同西方文明若合符节足以同西学等量齐观甚至有人提出“西学墨源说”等而今观之这一批学人以墨学接引西学的会通之路或有偏颇极端之处但是，他们“急其先务”先质后文”的济世救时精神倒与墨子“摩顶放踵以利天下”的大义“暗合冥契”而当下中国第二波墨学复兴思潮“方兴未艾”香港墨教协会深圳墨门书院中国墨子学会等墨学复兴团体“逢时而生”《墨攻》《秦时明月》等墨家“元素文化产品”纷纷涌现“秦时明月汉时关”“精美的摄影”作品由潘建伟院士发起的，北大饶毅教授，中科院蒲慕明院士，王飞跃教授等国内国际顶尖科学家所组成的“科普论坛”“墨子沙龙”对在“中青年”群体中普及“科学知识”培养“科学精神”实有正面的作用看来“墨子”不但上天了还实实在在的落在地面上此足证《墨子·大取》之放言“天下无人，子墨子之言也犹在”著名西方汉学家中国科技史学者李约瑟曾赞叹“墨家的科学水平，超过了整个古希腊”须知历史留下的不尽都是“精华”历史淘汰的不尽都是“糟粕”可以说墨子学说未能成为中国传统文化的主流实乃国史上一大悲剧设若墨子学说能早一点为国人所重视那么中国早一点开出“科学理性”之花倒也未可知诸子百家之一墨子（真实姓名墨翟(dí)）墨子名言若使天下兼相爱国与国不相攻家与家不相乱盗贼无有君臣父子皆能孝慈若此则天下治故圣人以治天下为事者恶得不禁恶而劝爱故天下兼相爱则治交相恶则乱。

快来认识一下“墨子号”8月16日凌晨，被命名为“墨子号”的中国首颗量子科学实验卫星开启星际之旅。

它承载着率先探索星地量子通信可能性的使命，并将首次在空间尺度验证量子理论的真实性。

在量子卫星首席科学家潘建伟院士看来，如果说地面量子通信构建了一张连接每个城市、每个信息传输点的“网”，那么量子科学实验卫星就像一杆将这张网射向太空的“标枪”。

当这张纵横寰宇的量子通信“天地网”织就，海量信息将在其中来去如影，并且“无条件”安全。

信息安全的“终极武器”量子科学，对绝大多数人来说十分高冷。

但当它与信息技术相连，就与我们每个人息息相关。

当今社会，信息的海量传播背后也充斥着信息泄露的风险。

而量子科学则为信息安全提供了“终极武器”。

在物理王国里，量子理论是一个百岁的“幽灵”，爱因斯坦也曾被它的“诡异”所困扰。

在量子世界中，一个物体可以同时处在多个位置，一只猫可以处在“死”和“活”的叠加状态上；所有物体都具有“波粒二象性”，既是粒子也是波；两个处于“纠缠态”的粒子，即使相距遥远也具有“心电感应”，一个发生变化，另一个会瞬时发生相应改变……正是由于量子具有这些不同于宏观物理世界的奇妙特性，才构成了量子通信安全的基石。

在量子保密通信中，由于量子的不可分割、不可克隆和测不准的特性，所以一旦存在窃听就必然会被发送者察觉并规避。

量子通信系统的问世，点燃了建造“绝对安全”通信系统的希望。

当前，量子通信的实用化和产业化已经成为各个大国争相追逐的目标。

在量子通信的国际赛跑中，中国属于后来者。

经过多年的努力，中国已经跻身于国际一流的量子信息研究行列，在城域量子通信技术方面也走在了世界前列，建设完成了合肥、济南等规模化量子通信城域网，“京沪干线”大尺度光纤量子通信骨干网也即将竣工。

然而，这只是开始。

“在城市范围内，通过光纤构建城域量子通信网络是最佳方案。

但要实现远距离甚至全球量子通信，仅依靠光纤量子通信技术是远远不够的。

”潘建伟说。

他进一步解释说，因为量子的信息携带者光子在光纤里传播一百公里之后大约只有1‰的信号可以到达最后的接收站，所以光纤量子通信达到百公里量级就很难再突破。

拥抱量子科技革命作者：晓阳来源：《青少年科技博览》2021年第02期1900年，德国科学家普朗克提出量子的概念。

自那以后的120年里，量子科技快速发展，改变世界的新成果不断涌现。

现在，我们正在拥抱第二次量子科技革命，它将推动人类文明再上新台阶。

身边的量子科技在普朗克之前，物理学家都认为物理量的变化是连续的。

1900年，普朗克宣布，物理量的变化是一份份的，按照整数进行变化，由此提出了“量子”的概念，深刻地改变了人们的传统观念。

量子力学帮助我们理解宇宙万物。

从光到基本粒子，到原子核，再到原子、分子以及大量原子构成的凝聚态物质，量子力学都起了重要的作用。

从20世纪30年代以来，量子力学与核科学、信息学和材料学等学科交叉融合发展，催生了第一次量子科技革命。

量子科技问世以来，电子显微镜、原子钟、激光器、半导体，以及芯片等新产品陆续诞生，为以信息技术为代表的高新技术打下了坚实的基础。

早在20世纪90年代，诺贝尔奖得主莱德曼就指出，量子科技贡献了当时美国国内生产总值的1/3。

因此，量子科技并非遥不可及，而是已经深入到我们的日常生活。

进入2 1世纪以来，量子科技革命的第二次浪潮正在兴起，催生出量子计算、量子通信和量子精密测量等一批新兴技术，将极大改变和提升人类获取、传输和处理信息的方式和能力。

量子通信未来将是智能化的社会，智能汽车、智能机器人、智能家居将进入寻常百姓家。

但在整个社会智能化之前，信息安全问题必须率先解决，而破解的方法就是发展量子通信。

量子通信是一种新型的通信方式，它将信息使用量子态携带，并以量子纠缠作为信道。

它利用单个光量子不可分割和量子不可克隆的特性，可以确保量子信道内传递的信息不会被窃取，是迄今为止唯一被严格证明、绝对安全的通信方式。

量子通信主要分为量子隐形传态和量子密钥分发两种模式。

量子隐形传态在国内外均处于实验室基础研究阶段。

在量子隐形传态中，遥远两地的通信双方首先分享一对纠缠粒子，其中一方将待传输量子态的粒子和自己手里的纠缠粒子进行分辨，然后将分辨的结果告知对方，对方则根据得到的信息进行相应的操作。

特稿•Feature墨子不仅是一个思想家，军事家，还是一个科学家。

战国初期，他和学生做了第一个小孔成像实验，奠定了光的直线传播理论，同时也是一个量子论的原型。

世界上首颗量子科学实验卫星“墨子号”在2016年8月16日发射升空，距离墨子的小孔成像实验跨越了2400多年。

我们之所以以“墨子”这位古代先贤的名字为卫星命名，也是对中国传统文化的一份自信与敬意。

还有一方面的意义是赋予团队，以墨子的科学匠人精神打造世界上首颗量子卫星。

工程研制难度2011年，量子卫星工程正式启+演讲者：陈有梅（中科院微小卫星创新研究院 “墨子号”卫星结构主任设计师）图1：“墨子号”从星空向地面发出两道光，宛如两条长腿向前迈出一大步，这也象征着量子通信向实用领域迈出一大步。

“墨子号”卫星成功发射后：• 卫星发射成功入选了《环球科学》的十大新闻，以及中国的十大科技进展。

• 华尔街日报发表《沉寂了一千年，中国誓回发明创新之颠》的专题报道。

• 2017年习总书记的新年贺词中提到了“墨子号”飞向太空。

动，经过五年的研制，于2016年发射并交付使用。

五年才研制出一颗卫星，真的有那么难吗？真的有，以一项关键技术为例——星地光路对准。

卫星与地面站建立高精度光链路，是开展量子通信实验的前提。

卫星在轨道上以宇宙速度7.9km/s的速度飞行，而地面站随着地球的转动大概以0.46km/s的速度转动。

要求卫星上的两束光同时对准地球上的两个地面站，就好比坐在高速飞行的飞机上，往地面上一个易拉罐大小的洞口里扔硬币，难度可想而知，完全是针尖对麦芒的精度要求。

但是工程团队做到了。

图1左侧，是“墨子号”卫星与南山阿里地面站和兴隆地面站建立的光路连接。

值得骄傲的是，最初设置的跟踪精度目标是3.6个微弧度，实际上在轨实现的精度是2.5个微弧度。

团队是怎么实现这个方案呢？我们首先让卫星飞到第一个地面站上空，通过卫星的姿态调整初步对准和跟踪地面站，再通过卫星上的一台载荷设备来精确对准，然后通过卫星上第二台能够大范围机动的载荷设备实现第二个地面站的对准跟踪，在国际上我们也是首次实现了卫星上两台设备，同时对准两个地面站，最终实现2.5个微弧度的对准精度。