量子卫星实现目标 中国成为科技领跑者

日前，中国科学院在京召开新闻发布会对外宣布，墨子号量子科学实验卫星提前并圆满实现全部三大既定科学目标，为中国在未来继续引领世界量子通信技术发展和空间**量子物理基本问题检验前沿...

法律法规网消息 日前，中国科学院在京召开新闻发布会对外宣布，“墨子号”量子科学实验卫星提前并圆满实现全部三大既定科学目标，为中国在未来继续引领世界量子通信技术发展和空间**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。

2016年8月16日，中国成功发射首颗量子科学实验卫星“墨子号”。

抢占量子科技创新制高点，实现“领跑者”的转变

中国科学技术大学潘建伟教授及其同事彭承志等组成的研究团队，联合中国科学院上海技术物理研究所王建宇研究组、微小卫星创新研究院、光电技术研究所、国家天文台等，在中国科学院空间科学战略*先导科技专项的支持下，利用“墨子号”量子科学实验卫星，在国际上首次成功实现了从卫星到地面的量子密钥分发和从地面到卫星的量子隐形传态。两项成果于8月10日同时在线发表在国际权威学术期刊《自然》杂志上。这是继先前在国际上率先实现千公里级星地双向量子纠缠分发和量子力学非定域*检验的研究成果发表在《科学》杂志之后，中国科学家利用“墨子号”量子卫星实现的空间量子物理研究另外两项重大突破。

中国科学院院长、党组书记白春礼表示，“墨子号”开启了全球化量子通信、空间量子物理学和量子引力实验检验的大门，为中国在国际上抢占了量子科技创新制高点，成为了国际同行的标杆，实现了“领跑者”的转变。

量子保密通信是唯一已知的不可窃听、不可破译的安全通信方式

通信安全是国家信息安全和人类经济社会生活的基本需求。千百年来，人们对于通信安全的追求从未停止。然而，基于计算复杂*的传统加密技术，在原理上存在着被破译的可能*。随着数学和计算能力的不断提升，经典密码被破译的可能*与日俱增。

通常认为，量子通信主要研究内容包括量子密钥分发（量子保密通信）和量子隐形传态。

量子密钥分发通过量子态的传输，在遥远两地的用户共享无条件安全的密钥，利用该密钥对信息进行一次一密的严格加密，这是目前人类唯一已知的不可窃听、不可破译的无条件安全的通信方式。

“通俗来讲，量子密钥分发，就好比一个人想要传递秘密给另外一个人，需要把存放秘密的箱子和一把钥匙传给接收方。接收方只有用这把钥匙打开箱子，才能取到秘密。没有这把钥匙，别人无法打开箱子，而且一旦这把钥匙被别人动过，传送者会立刻发现，原有的钥匙作废，再给一把新的钥匙，直到确保接收方本人拿到。”潘建伟说。

外太空光信号损耗小，卫星的辅助可以大大扩展量子通信距离

量子通信通常采用单光子作为物理载体，最为直接的方式是通过光纤或者近地面自由空间信道传输。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。

中国科学院上海技术物理研究所研究员、量子科学实验卫星工程常务副总师、卫星系统总指挥王建宇说：“利用外太空几乎真空因而光信号损耗非常小的特点，通过卫星的辅助可以大大扩展量子通信距离。同时，由于卫星具有方便覆盖整个地球的独特优势，是在全球**上实现超远距离实用化量子密码和量子隐形传态最有希望的途径。”

从本世纪初以来，该方向已成为了国际学术界激烈角逐的焦点。潘建伟团队为实现星地量子通信开展了一系列先驱*的实验研究。

为构建覆盖全球的量子保密通信网络奠定可靠的技术基础

此次完成的星地高速量子密钥分发实验是“墨子号”量子卫星的科学目标之一。

潘建伟表示，这一重要成果为构建覆盖全球的量子保密通信网络奠定了可靠的技术基础。以星地量子密钥分发为基础，将卫星作为可信中继，可以实现地球上任意两点的密钥共享，将量子密钥分发范围扩展到覆盖全球。此外，将量子通信地面站与城际光纤量子保密通信网（如合肥量子通信网、济南量子通信网、京沪干线）互联，可以构建覆盖全球的天地一体化保密通信网络。

地星量子隐形传态实验是“墨子号”量子卫星的另一个科学目标之一。彭承志说，这一重要成果为未来开展空间**量子通信网络研究以及空间量子物理学和量子引力实验检验等研究奠定了可靠的技术基础。

世界首台!我国量子计算机超越早期经典计算机

人民网上海5月3日电（赵竹青）近日，中国科学技术大学潘建伟教授及其同事陆朝阳、朱晓波等，联合浙江大学王浩华教授研究组，成功构建了世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机。中国科学院量子信息和量子科技创新研究院今日在上海举行新闻发布会，介绍了这一研究进展。

“量子计算机在求解某类特定问题上具有巨大的优势。”中科院院士、中国科学技术大学教授潘建伟介绍，量子计算利用量子相干叠加原理，在原理上具有超快的并行计算和模拟能力，计算能力随可操纵的粒子数呈指数增长，可为经典计算机无法解决的大规模计算难题提供有效解决方案。

“比方说，一台操纵50个微观粒子的量子计算机，对特定问题的处理能力可超过超级计算机。”潘建伟介绍，发展量子计算技术的主要挑战通过发展高精度、高效率的量子态制备与相互作用控制技术，实现规模化量子比特的相干操纵。

由于量子计算的巨大潜在价值，欧美各国都在积极整合各方面研究力量和资源，开展协同攻关，同时，大型高科技公司如谷歌、微软、IBM等也强势介入量子计算研究。潘建伟介绍，目前，国际学术界在基于光子、超冷原子和超导线路体系的量子计算技术发展上总体进展较快。

在各个路线的较量中，“多粒子纠缠的操纵”作为量子计算的核心资源，一直是国际角逐的焦点。在光子体系，潘建伟团队在多光子纠缠领域始终保持着国际领先水平，并于2016年底把纪录刷新至十光子纠缠。

在此基础上，团队利用自主发展的综合*能国际最优的量子点单光子源，通过电控可编程的光量子线路，构建了针对多光子“玻*取样”任务的光量子计算原型机。实验测试表明，该原型机的“玻*取样”速度不仅比国际同行类似的之前所有实验加快至少24000倍，同时，通过和经典算法比较，也比人类历史上第一台电子管计算机（ENIAC）和第一台晶体管计算机（TRADIC）运行速度快10-100倍。5月2日，该研究成果以长文的形式在线发表于《自然光子学》。

“这是历史上第一台超越早期经典计算机的基于单光子的量子模拟机，为最终实现超越经典计算能力的量子计算这一国际学术界称之为‘量子称霸’的目标奠定了坚实的基础。”潘建伟说。

量子计算机的研发有着不同的技术路线，记者在发布会上还了解到，团队不仅是在光量子体系的研究中领先，同时还在超导体系的研究中也几乎同时取得了突破*进展。研究团队打破了之前由谷歌、NASA和UCSB公开报道的九个超导量子比特的操纵，实现了目前世界上最大数目（十个）超导量子比特的纠缠，并在超导量子处理器上实现了快速求解线*方程组的量子算法。成果即将发表于《物理评论快报》。

“当量子比特的操纵数量达到5个比特就能超越早期经典计算机，25个左右的时候，就能和现在的普通计算机计算能力相当。”潘建伟透露，目前研究团队正在致力于20个超导量子比特量子计算机的设计、制备和测试，并计划于今年年底前发布量子云计算平台，供科学家“体验”量子计算。

潘建伟预计，今年年底前将实现20比特的量子纠缠，到2020年左右，能够达到50个左右的纠缠，诞生实现“量子称霸”的超导计算机。“这是一个比较可靠的计划。”潘建伟说。