2016年8月16日01时40分，长征二号丁运载火箭搭载着世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”（QUESS）在酒泉卫星发射中心发射成功，标志着我国在空间科学领域的研究又迈出了重要的一步，也意味着人类在通信技术发展历程上掀开了一页新的篇章。
“在太空上远距离对量子力学的预测进行检验，我认为这将是非常有趣的一项试验。”诺贝尔物理学奖得主、美国科学院院士Anthony J. Leggett曾在接受《科学新闻》采访时评价道，“如果此次量子科学实验卫星上的实验能够获得成功，那么它肯定会为最终的量子互联网打下坚实的基础。”
“首星”领跑全球
“墨子号”是中科院空间科学先导专项的首批科学实验卫星之一，它的主要科学目标是借助卫星平台，进行星地高速量子密钥分发实验，并在此基础上进行广域量子密钥网络实验，以期在空间量子通信实用化方面取得重大突破；在空间尺度进行量子纠缠分发和量子隐形传态实验，开展空间尺度量子力学完备性检验的实验研究。
它的成功发射不仅大大推进了中国天地一体化的量子保密通信与科学实验体系的构建，也将率先在全球开展卫星和地面间的远距离量子通信实验。这是全球众多量子科学家梦寐以求的实验机会。
卫星发射当天，美国麻省理工学院物理学教授Vladan Vuletic和路易斯安那州立大学赫恩理论物理讲席教授Jonathan P. Dowling在接受《科学新闻》的采访中再度表示对“墨子号”很看好，并表达了合作意愿。
早在去年5月，二人就曾与多位国际著名物理学家在本刊《圆梦“量子星”》特刊上共同撰文，对该计划给予了高度评价。
“量子科学实验卫星项目有着非常重大的意义，它将会把科学转变为技术。如果实验成功，它将有可能建立比经典物理学更强有力的地面系统与空间系统链接。然后，这种链接可以在实际上用于安全的信息交流。”Vuletic表示，“这将是一个非常激动人心的进展。”
Dowling则评价道：“对于我而言，中国空间项目令我印象最深刻的是他们愿意跳出固有的思维模式来考虑新的任务，研发速度很快，而且也没有太多的行政惰性，这一点往往困扰着其它宇航局。”
先一步抓住实验机遇，就更有可能抢占先机。“墨子号”的成功发射具有重要的科学意义和实用价值，有望推动我国科学家在量子科学的前沿领域取得重大突破，而且也将让我国逐渐掌握量子太空国际竞赛的主动权。
此次由我国自主研发的“墨子号”卫星突破了一系列高新技术，包括同时瞄准两个地面站的高精度星地光路对准、星地偏振态保持与基矢校正、星载量子纠缠源等工程级关键技术等。
实验卫星工程由中科院国家空间科学中心抓总负责。中国科学技术大学负责科学目标的提出和科学应用系统的研制；中科院上海微小卫星创新研究院（上海微小卫星工程中心）抓总研制卫星系统，中科院上海技术物理研究所联合中国科大研制有效载荷分系统；空间中心牵头负责地面支撑系统研制、建设和运行，中科院对地观测与数字地球科学中心等单位参加。
“墨子号”的成功发射和在轨运行将有助于我国在量子通信技术实用化整体水平上保持和扩大国际领先地位，实现国家信息安全和信息技术水平的跨越式提升。同时，它对于推动我国空间科学卫星系列的可持续发展也具有十分重大的意义。
国际量子“纠缠”
“墨子号”之所以受到国际科学界的如此关注，不仅因为量子科学在构建下一代通信和计算机技术上的前瞻性和不可替代性，是事关国防安全和国家信息安全的战略要地，同时也是由于负责此卫星的中国科学院院士潘建伟团队所赋予它的“国际基因”。
20年前，现任奥地利科学院院长、著名物理学教授 Anton Zeilinger曾是潘建伟在奥地利学习的导师。当时，正值世界各地的物理学家开始慢慢认识到量子技术的潜力，因此这段师生情谊也与量子“纠缠”在一起。
2001年潘建伟回国时，世界各国的物理学家们正在思索，如何在两个相距甚远的地点间不受干扰地传送量子信息。潘建伟也在思索，如果光子穿过大气层到达几百公里以外的卫星时，量子纠缠会不会继续？
2005年，潘建伟带领团队在国内开展了晴空下传输距离不断扩大的地基可行性实验。他们开展的13公里自由空间量子纠缠和密钥分发实验，在国际上首次证明了穿越大气层的纠缠光子仍然保持纠缠特性，可应用于高效、安全的量子通信。
正是潘建伟迈出的星地量子通信实验的一小步，激起了多个国家量子科学家的竞争热潮，远在亚欧大陆另一端的导师Zeilinger就是其中之一。在接下来的7年间，二人间势均力敌地你追我赶，不断刷新着光子传输距离的世界纪录。
2007年，奥地利团队在加那利群岛实现了144公里的基于纠缠的量子密钥分发实验；2010年，中国科大和清华大学联合小组在北京八达岭长城和河北怀来之间实现了16公里的自由空间量子隐形传态；2012年，中国团队又在青海湖实现了97公里的量子隐形传态和双向纠缠分发；相隔8天，奥地利团队接着报道了143公里隐形传态的最新纪录。
中奥之间的激烈竞争也引起了国际权威期刊的关注，《自然》杂志以大体量的特稿形式讲述了这场师徒赛中的诸多细节。
不过，奥地利团队努力打造出的星地量子通信实验优势，却由于欧洲空间局（ESA）的拖沓而渐渐告吹。而在中国，中科院果断决策启动了量子科学实验卫星，并以先导专项的形式给予大力支持。
因此，这一次，Zeilinger主动提出要在中国量子科学实验卫星的框架中合作开展洲际量子通信实验，这在一定程度上为全球瞩目的“墨子号”确保了欧洲的关注基础。
“我们非常高兴地看到，如今量子科学实验卫星正在顺利地将量子通信提高到一个新的水平。我期待此次实验不仅能够提供重要的新成果，而且也将是迈向全球量子通信体系的重要一步。”Zeilinger曾在去年5月向《科学新闻》表示。
“中国在空间科学上所作出的投入是至关重要的，因为它为未来的发展提供了重要的新元素。令我印象颇为深刻的是中国方面在决策上的速度。就量子科学实验卫星而言，我希望这颗卫星不仅是重要的一步，也是第一步。我建议未来应该继续研发更多的卫星，特别是在多个卫星上构建量子空间网络。”他说。■