量子卫星是怎么工作的?

　　谁是墨子？

　　墨子是中国古代思想家与物理学家，大概活动在春秋末期，他做过“小孔成像”的物理实验，从而最早揭示光是沿着直线传播的。 量子通信卫星也是利用激光的直线传播来与地面通信的，因此与墨子的早期实验有异曲同工之妙。

　　同时，据知情人士透露，量子通信卫星首席科学家潘建伟比较崇尚墨子，曾提倡墨子沙龙。

　　卫星系统的主要负责人是哪些？ 

　　卫星系统负责卫星平台和有效载荷的研发，载荷包括量子密钥通信机、量子纠缠发射机、量子纠缠源和量子实验控制与处理机。

　　总设计师：朱振才研究员（中国科学院上海微小卫星工程中心）

　　副总设计师： 周依林研究员（中国科学院上海微小卫星工程中心）

　　舒嵘研究员 （中国科学院上海技术物理研究所）

　　彭承志研究员（中国科学技术大学）

　　量子保密通信的基本原理 

　　因为本次量子通信卫星发射后，卫星要朝地面分发“量子密钥”，这是一个核心技术。为此，蝌蚪君专访了量子物理专家、清华大学交叉信息中心研究人员尹璋琦老师。

　　尹璋琦老师在台湾阿里山

　　尹璋琦老师告诉蝌蚪君：“量子密钥分发，这六个字不能分开！量子密钥分发，是指在通讯的双方，通过一定的协议，来共享一个随机的安全的密钥，可以加密和解密信息。”

　　蝌蚪君：“那一般用的是什么协议呢？具体是怎么进行保密通信的呢?”

　　尹璋琦：“BB84协议，用到了单光子不同的偏振状态！窃听量子密码通讯，就不得不对单量子态进行测量。按照量子不可克隆定理，对单个量子态的测量不可避免的会干扰它，进而增加通讯双方的误码率。当误码率增到一定阈值时，就可以判定通讯不再安全了。或者说，一旦有窃听就会被发现！”

　　量子通信卫星是怎么工作的？ 

　　尹璋琦老师告诉蝌蚪君，量子卫星会在卫星与地面站之间实现一个稳定的量子通道，进而实现量子密钥分发。用卫星作为中继，可以实现洲际之间的量子密钥分发，进而实现用量子密码保护的信息网络。当然这个实验也会在五百公里这样的大尺度上验证量子非定域性（一般情况下我们可以预测Bell不等式被破坏）。

　　蝌蚪君：“光子与光子之间是通过偏振纠缠的？”

　　尹璋琦：“实现量子密码保密通讯，不需要纠缠光子！但是实现Bell不等式的验证，需要纠缠光子对！”

　　蝌蚪君：“光子在飞行过程中碰见空气分子就可能消失？”

　　尹璋琦：“是的，解决光子的损耗是大问题，所以要选择合适的波长，让损耗最小。同时，实验会在夜间进行，降低太阳光的影响。”

　　“蝌蚪五线谱”相信量子科学实验卫星将会取得成功。这颗卫星所做的实验是全球大尺度的范围内对量子物理学的直接验证，就算量子通信不能马上实现民用，它至少会进一步巩固量子力学对自然界的基本描述。 

　　“蝌蚪五线谱”认为，中国春秋战国时代有墨子这样杰出的物理学家，他的才能堪比同时代的阿基米德，当然阿基米德因为杠杆原理求出了球的体积，其水平似在墨子之上，但中国南北朝时期出现了祖冲之，也做到了阿基米德同样的事情。因此，中国古代科学并不落后于西方——只是中国古代科学没有形成自己的思想与专著。不幸的是，牛顿出现以后，中国科学落后了。到了现时代，中国有了以潘建伟为代表的新一代科学家，已经取得世界领先的科技成果，这在某种意义上来说，确实可以看成是墨子的科学精神与科学实践在中国的复兴与传承。