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量子科????星

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量子科????星“墨子號”
所??? 中?科?院
主制造商 中?科?院上海微小?星工程中心 [1]
任??型 量子 科?實驗
入??? 2016年8月16日1?51分29.789秒
?射?? 2016年8月16日1?40分04.546秒
??火箭 ?征二?丁??火箭 ?三十二
?射地点 酒泉?星?射中心
任??? ?年
COSPAR ID 2016-051A
SATCAT no. 41731 在维基数据编辑
?量 631公斤
?道??
?道?型 太?同步?道
?角 97.36° [2]
?拱点 584公里 [2]
近拱点 488公里 [2]
周期 94.6分?

量子科????星 （英語： Quantum Experiments at Space Scale ，??： QUESS [3] ），?? 量子?星 ，名? 墨子? [4] [5] ，是世界首?量子科????星 [6] ，?量?631公斤，設計壽命2年 [7] 。量子?星?目? 中?科?院 空?科?先??? ?目之一，也是是「 十三五 」的重點計劃之一， [8] 由中科院 ?家空?科?中心 ???，于2011年12月立? [9] 。維也納大學和奧地利科學院正在運行該衛星的歐洲接收站。 [10] [11]

2016年8月16日1?40分，?星于 酒泉?星?射中心 搭? ?征二?丁??火箭 ?射升空 [12] [13] ，成?全球第一???用于?行 量子 科???的?星 [14] [15] 。這是一項?念驗證項目，旨在促進長距離的量子光學實驗，以允許開發量子加密和量子隱形傳態技術。 [16] [17] [18] 量子加密使用 量子纏結 原理，可以?對檢測到是否有第三方在傳輸過程中截獲了消息。 [19]

2017年6月16日，墨子號首先成功實現兩個 量子?? 光子 被分?到相距超過1200公里的距離後，仍可繼續保持其量子纏結的狀態 [20] 。2019年，墨子號整體實驗設計獲美國《 科學 》雜誌評選得 克利夫蘭? （ 英? ： Newcomb Cleveland Prize ） [21] 。

命名 [ ?? ]

量子?星命名?“ 墨子號 ”，是?了紀念中? ?? ?期思想家、?育家、科?家， 墨家 ?派的?始人 墨子 在 物理學 尤其是 光學 領域的突出成就，在他所著的《 墨? 》中歸納出「 光?八? 」。 [22] 其中包括兩千多年前，墨子進行了世界上最早的 小孔成像 ??，最先??了 光 沿直??播這一光??域最重要的科?原理 [23] ，奠定了光通信的基?。而且他也提出了“ 粒子 ?”的雛形，?于“端”的?述，指出“端”是不占有空?的，是物?不可再細分的最小?元。 [4] [24] [25] [26]

以科?先??科??星命名以彰????家的文化和科學成就，亦是國際慣例。 [22]

背景 [ ?? ]

??： 量子密?? 和 量子密?分?

量子密?分?基于 量子?? 的原理，向通信?方?送量子???的光子。根據物理學理論，無論相距多遠，一???量子只要其中一粒狀態?生變化，?外一粒亦會立?出現相?的轉變。 [27] 由于任何外界的?量都?改變量子??的形態，因而一旦密?被??，?方都??知，而放?此次通信。 [28]

但是光?本身存在?耗，而且??致??品?下降；而近地面自由空?通信又受到天?、障碍物和地面曲率的影?；因而?域光量子???向采用?星中?的方式。 [29] 中?在2012年成功??了世界上最?距?的量子??形???? ?海 ?察湖 兩岸??97公里的 自由空? 量子信道 [30] ，亦於2013年成功完成??上首次星地量子密?分?地基????，克服?星?地球之?的相???偏差及大????耗? [31] [32] ，??了量子??形??穿越大??的可行，?基于?星中?的全球化量子通信?奠定基?。

任?及有效?荷 [ ?? ]

任? [ ?? ]

量子科学实验卫星在亚洲的位置
合肥
合肥
兴隆
?隆
南山
南山
德令哈
德令哈
丽江
?江
阿里
阿里
维也纳
?也?
地面站分佈
「量子密?分???」：?隆?南山／?隆??也?
「量子??分???」：南山?德令哈／德令哈??江
「量子?形????」：阿里

量子科????星在軌運行兩年期間??行四???任?以達成兩大科?目?：?行?由?星中?的「星地高速量子密?分???」，?在此基?上?行「?域量子通信????」，以期在空?量子通信?用化方面取得重大突破；及?行「星地?向??分???」?「空?尺度量子?形????」，?展空?尺度量子力?完?性??的???究，四???皆?世界上首次?展 [29] [33] [34] [35] 。?星同時會透過高速相干激光通信机?展?地面通信接收站之?的??「星地?向激光通信技?演示??」，?第二代激光通信??，速率?5Gbps [36] [37] [38] 。

?了?行?些任?，除了?星和位于 安徽 合肥 的量子科???中心之外，地面上也建?了四?量子通信地面站（分?位于 河北 ?隆 、 新疆 ??木? 南山 、 ?海 德令哈 、 云南 ?江 ），以及位于 西藏 阿里 的量子?形????站 [1] [39] [24] [7] 。除此以外， ?地利科?院 和 ?也?大? 的科?家也?中?方面合作，在 ?也? 和 格拉茨 ?置了量子通信地面站 [40] [41] [42] 。

一旦中???的???束，量子科????星???在中?? ?地利 ?也? 的 量子光?和量子信息?究所 （ 英? ： Institute for Quantum Optics and Quantum Information ） （IQOQI）之?建立一??? QKD 信道 - 地面距??7,500 km（4,700 mi） ，可能?有其他?洲量子通信地面站 [43] [44] 。

有效?荷 [ ?? ]

?星上搭?的主要有效?荷有5?，分?是 量子密?通信机 、 量子???射机 、 量子??源 、 量子??控制??理系? 、 高速相干激光通信机 [1] [45] [46] [36] 。

??光子?送距離?500公里，?了??同??准??地面站?行光通信，?星平台和有效?荷?行一?化??，具??套?立的有效?荷指向机?，通?姿控指向系??同控制，???刻?正位置、姿?，精??准地面接收器，精度可以?到普通?星的10倍，是此前世界上未曾?到的精?度 [47] [28] [1] [9] 。

?家空?科?中心????量子?星工程。上海微小?星工程中心?新?究院是?星系?的???位。上海技?物理?究所????有效?荷， 中?科?技?大? 和上海光?精密机械?究所???制有效?荷分系? [12] 。

工作原理 [ ?? ]

後續 [ ?? ]

如果?次量子?星通信???利完成，下一步????究「星?量子通信技?」等，?射更多量子通信?星，在2020年建成?洲??洲的洲?量子通信??，在2030年建成20??星?模的全球量子通信??。 [48] [28] [24]

科?貢獻 [ ?? ]

中?科?技?大? 潘建? ?授及其同事彭承志、印娟等?成的?究??，?合牛津大?Artur Ekert、中科院上海技?物理?究所王建宇等??，利用“墨子?”量子科????星在??上首次??千公里?基于??的量子密?分?，堵塞了?去量子?星作?中??点?的安全漏洞。???通?物理原理，?保了?使在?星被他方控制的?端情?下依然能??安全的量子通信，取得了量子通信???用的重要突破，如同?千公里?安全量子加密通??上“金??”。2020年6月15日，??究成果以??“基于??的千公里?安全量子加密(Entanglement-based secure quantum cryptography over 1,120 kilometres)”的?究?文在??表在??著名??期刊《 自然 》?志。《自然》?志?稿人???工作」展示了一???性??的?果」和「?是朝向?建全球化量子密?分???甚至量子互??的重要一步”，不依?可信中?的?距???量子密?分?????的??是一?里程碑」。 [49] [50]

戰略意義分析 [ ?? ]

項目的首席科學家潘建偉告訴路透社，指該項目在國防領域具有「巨大的前景」。 [51] 該衛星提供了北京與烏魯木齊之間的?對安全通信。《華爾街日報》分析指出，此次發射使中國領先於競爭對手，?使他們更接近建構一個完全防止黑客的通訊方式。?指出該計劃應是受 美國全球監控計劃 所激勵而加快推動。美國在2013年被前CIA員工 愛德華·斯諾登 揭發，在全球範圍內?密監聽多國領袖及重要人物，引起巨大的政治及安全爭議。因此?了隔?被敵對國家監控，中國致力投入量子技術，墨子號衛星因此又稱其?「後斯諾登時代的衛星」。 [52] [53] [54] [55]

相關搭載 [ ?? ]

?征二?丁??火箭 是次「一箭三星」同時?射墨子?量子?星、 力星一?稀薄大?科????星 及 加泰?尼?理工大? ???制的³Cat-2 6U立方??星。

  • 力星一?重110公斤，由 中科院力??究所 ?中科院上海微小?星工程中心?合?制，分離後降軌至100-150公里近地軌道，?展稀薄 大? ?境探?等科???，是?今?止?行?道最低、速度最快的人造地球?星 [56] 。8月19日，完成任? 再入 大??。
  • ³Cat-2?星重7公斤，?是³Cat系列的第二?小?星，携?了一?全球 ?星?航系? 反射?荷（GNSS-R）用于地球??，在量子?星分?后33秒???火箭分? [57] 。

?? [ ?? ]

?考?料 [ ?? ]

引用 [ ?? ]

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?源 [ ?? ]

??

外部?接 [ ?? ]

背景
基礎
表述
方程
空間幾何
詮釋
實驗
量子奈米科學 （ 英? ： Quantum nanoscience ）
量子技術
進階?究
物理學者
一期
二期
三期
斜?字 ?未?射?星
分类 分?
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