PDF《科学卫星的独特使命》

科学

13 2018 年3月29 日 星期四 责任编辑: 齐芳、 袁于飞 美术编辑: 杨震

2017 年,世界上首颗量子科学实验卫星 墨子 号圆满实现了 三大既定科学目标,在国际上率先实现了千公里级星地双向量子 纠缠分发、千公里级星地高速量子密钥分发和千公里级地星量 子隐形传态.

国家发改委立项 的世界首个远距离量子保密通 信骨干网 京沪干线 正式开通. 京沪干线 连接北京、上海,贯穿济南、合肥,全长2000 余公里,全线路密钥率大于20kbps, 满足上万用户的密钥分发业务需 求, 可为沿线金融机构、 政府部门 等提供高安全等级的量子保密通 信业务支持.结合 京沪干线 与 墨子 号的天地链路,中国和奥地利之间通过 墨子 号量子卫星 在国际上首次成功实现了距离达

7600 公里的洲际量子密钥分发,并利用共享密钥实现了加密数据 传输和视频通信. 上述成果标志着天地一体化广域量子通信网络雏形已经形成,未来将进一步推动量子通信技术在金融、政务、国防、电子信息等领域的大规模应用,建立完整的量子通信产业链和下一代国 家主权信息安全生态系统,最终构建基于量子通信安全保障的量 子互联 网.我们将进一步发展新一代卫星量子通信技术,计划在未来5年内研制并发展中高轨量子通信卫星,实现全天时星地量子通信及星间量子通信,并建立与地面城域光纤量子通信网络的无缝连接,初步实现能够业务化运行的广域量子通信网络服务.在地面上,目前我们正在国家发改委的支持下构建范围更广的光纤量子通信网络―― 国家广域量子保密通信骨干网 .我们相信经过10 年左右的努力,量子通信网络就具备覆盖千家万户的条件了.当然,实现上述目标离不开国家的大力支持.在 十三五 规划中明确提出要在量子信息科技领域部署重大科技项目,组建新型国家实验室.中科院也积极配合这一国家战略,成立了量子信息与量子科技创新研究院,初步凝聚了国内相关的优势研究力量来开展协同攻关.我们有信心在未来保持和扩大我 国的领先优势,在激烈的国际竞争中赢得新一轮量子科技革命的 战略主动权. (作者系 墨子号 首席科学家,

本报记者齐芳采访整理) 墨子 开启量子通信新篇章 潘建伟 暗物质和暗能量属性奇特, 不 发光、 也不参与电磁相互作用, 对 我们而言, 它们以一种看不见摸不 着的状态存在, 但其产生的万有引 力左右着宇宙的演化和物质的运 动.暗物质和暗能量超出了目前 物理学的认知范围, 对其物理本质 的研究必将带来基础物理学的重 大突破, 产生物理学乃至科学技术 的革命. 暗能量离我们很可能还很遥 远, 暗物质却有望在不远的将来展 现曙光.通过天文观测, 我们推断 暗物质有两个非常重要的特征: 一 是其很可能是一种新的重粒子, 二 是其自身和普通物质之间可能有 微弱的相互作用.这两个特征允 许我们可以有针对性地设计实验 探测暗物质.一般有三种探测方 式, 在粒子对撞机上产生暗物质粒 子、 在地下实验室捕捉暗物质粒子 和普通原子核的碰撞以及在太空 中观测暗物质粒子湮灭或衰变的 产物. 悟空号 采用的是第三种观 测方式. 悟空 本质上是一个高能粒 子探测器.因为大气层的阻挡, 在 地面探测这些高能量的粒子比较 困难,我们就将仪器发射到太空去. 悟空 通过探测高能宇宙射线 粒子, 包括各种元素的原子核、 电子、 伽马射线等粒子, 来寻找暗物 质湮灭或衰变后留下的蛛丝马迹. 悟空 升空以来, 每天绕地球 飞行