我國首顆量子科學實驗衛星將于今年8月中下旬擇機發射，將在世界上首次實現衛星和地面之間的量子通信，構建一個天地一體化的量子保密通信與科學實驗體系。

　　中國科學院傳來的消息稱，我國首顆量子科學實驗衛星已經運抵酒泉，將于8月中下旬擇機發射。

　　量子科學實驗衛星項目首席科學家潘建偉曾指出，我國量子通信技術的實際應用將分三步走：一是通過光纖實現城域量子通信網絡；二是通過量子中繼器實現城際量子通信網絡；三是通過衛星中轉實現可覆蓋全球的廣域量子通信網絡。此次量子通信衛星的發射正是走完第三步的重要開端，屆時，我國將成為世界上首次實現衛星和地面之間量子通信的國家，并結合地面已有的光纖量子通信網絡，初步構建一個天地一體化的量子保密通信與實驗體系，在世界上率先實現全球化的量子保密通信。

　　對于量子通信未來商業化的前景，有機構預測，量子通信市場規模最終將在1000億元以上，發展前景廣闊。

　　星地量子通信的由來

　　由于量子態的傳輸損耗和退相干效應隨距離呈指數增長，真正意義上的量子通信廣域組網必須借助量子中繼技術。現階段量子態的控制存儲和糾纏純化等技術尚不成熟，量子中繼短期內難以突破。

　　星地量子通信通過發射近地空間量子衛星，在星地之間進行量子糾纏對分發或量子密鑰傳輸，能夠為廣域量子通信提供量子糾纏源和密鑰中繼，成為下一階段廣域量子通信組網的可行技術方案。星地量子通信不受地形地貌限制，具有覆蓋面廣、機動性好、生存能力強的優點，同時外層空間傳輸損耗和退相干效應很小，能夠顯著拓展量子密鑰分發的組網距離。因此，在目前量子中繼尚不成熟的條件下，星地量子通信成為廣域組網的最佳候選方案。

　　事實上，在前期大量自由空間量子通信研究和實驗驗證的基礎上，世界各國都正在準備或已經開展了星地量子通信計劃，其中包括美國NASA的PhoneSat計劃，奧地利研究機構聯合歐空局開展的“Space-QUEST”實驗計劃等。

　　2013年，中科院設立了戰略先導專項“量子科學實驗衛星”計劃，由中科大、中科院多家院所和航天八院共同攻關，計劃通過發射全球首顆量子通信實驗衛星，初步構建我國廣域量子通信體系。根據中科院人士的介紹，這顆衛星質量約640千克，將由火箭發射至高度為500公里的預定軌道。該衛星包括4個有效載荷：量子密鑰通信機、量子糾纏發射機、量子糾纏源、量子試驗控制與處理機，可與地面上相距千公里量級的兩處光學站同時建立量子光鏈路。

　　遠距離數據安全傳輸的夢想

　　在中科院國有資產經營有限責任公司旗下國科量子通信網絡公司沈曉豐的名片上，寫著這樣一句話：“用量子技術保護每一個比特。”這無疑是對量子通信安全特性最直接、最生動的描述。

　　量子是物質和能量的最小單元，每個量子都不可分割、不可復制，量子狀態不可測量。也正是因為這個特性，決定了通過量子通信傳輸的信息不會被竊聽，不會被破解，也從原理上確保了量子通信傳輸的身份認證、傳輸加密以及數字簽名等內容的無條件安全，從根本上永久性解決信息安全問題。

　　8月8日，國務院印發了《“十三五”國家科技創新規劃》（以下簡稱《規劃》）。《規劃》在介紹我國“十二五”以來所取得的重大創新成果時，特別提到了量子通信，同時在部署啟動“十三五”時期的重大科技項目中，同樣將量子通信與量子計算列入其中。由此不難看出，量子通信在我國科技創新戰略中具有極其重要的地位。

　　事實上，我國之所以今天能夠在量子通信領域躋身世界前列，與國內十多年來量子科技研究的積累密不可分。

　　2004年，中國科技大學的潘建偉團隊在國際上首次實現了五光子糾纏和終端開放的量子態隱形傳輸，這一成果被《自然》雜志發表。2007年，潘建偉團隊在國際上首次實現了安全通信距離超過100公里的光纖量子密鑰分發，2009年實現了國際上首個全通型量子通信網絡，2012年建成首個規模化量子通信網絡。

　　過去十余年間，潘建偉團隊的成果曾6次入選英國物理學會評選的年度國際物理學重大進展，5次入選美國物理學會評選的年度國際物理學重大進展，9次入選兩院院士評選的中國十大科技進展新聞，1次入選美國《科學》雜志“年度十大科技進展”，1次入選英國《自然》雜志“年度十大科技亮點”，1次高居英國物理學會評選的國際物理學十大突破榜首。

　　今年1月8日，潘建偉院士團隊的“多光子糾纏及干涉度量”項目獲得2015年國家自然科學一等獎。

　　英國《自然》雜志在長篇新聞特稿中表示：“在量子通信領域，中國用了不到10年的時間，由一個不起眼的國家發展成為現在的世界勁旅，將領先于歐美。”這雖是溢美之辭，但卻所言不虛。據悉，在量子通信衛星發射后，量子通信“滬杭干線”可能將于9月開通，它是全球第一條量子保密通信商用干線；而“京滬干線”預計在年底開通。

　　“京滬干線”是全球首個開工的遠距離量子骨干線路。它的目標是建成連接北京、上海，貫穿濟南、合肥等地長達2000多公里的量子保密通信骨干線路，實現多地城域網絡的接入，驗證大尺度量子保密通信技術的同時開展應用研究和應用示范。為此，英國《自然》雜志在報道稱，“網絡安全領域應用量子物理向著實現遠距離數據安全傳輸這一夢想更靠近了一步”。

　　中國走在世界前列

　　目前，我國已建成的城域量子通信網絡數量和長度均全球領先，中國不管是技術還是在產業化上都走在了世界前列。隨著相關技術研究的深入以及量子通信商業化的展開，量子通信產業有望成為全球市場規模過千億級別的行業。

　　據了解，量子通信將率先在專網通信領域實現應用，在數據傳輸和存儲領域發揮重要作用，主要客戶為特別重視信息安全的政府、軍隊和包括銀行在內的金融機構。未來量子通信也將逐漸實現在公網和云安全等領域的運用。而在未來3～5年，量子通信的市場規模有望達到100億～130億元。以專網領域為例，2013年，我國專網通信市場規模為68億元左右，預計2017年將達169億元，其中量子通信在專網領域的市場規模為35億～45億元，在公網領域的市場規模為50億～60億元，在云安全領域和其他特殊領域的市場規模分別為10億元、10億～20億元。

　　市場人士預計，2019年前后，量子通信將會拓寬服務模式，向全社會的網上轉款、支付等消費行為延伸。運營商開始主導全國性的組網建設，量子通信網絡標準將會建立，到2023年，全國性的量子通信網絡有望建成。而從長期看，量子通信很有可能成為人們網絡通信的必經通道。量子通信模塊被集成在各類通信終端中，成為信息產業的基礎設施。

　　未來，我國還將陸續發射衛星，建成全球第一個實現衛星和地面之間量子通信的國家。按照規劃，到2020年，中國將實現亞洲與歐洲的洲際量子密鑰分發，屆時聯接亞洲與歐洲的洲際量子通信網也將建成。到2030年左右，中國將建成全球化的廣域量子通信網絡。