据新华社甘肃酒泉8月16日电（记者 吴晶晶 杨维汉 徐海涛） 2016年8月16日1时40分，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空。这将使我国在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信，构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。
中科院量子卓越创新中心主任、中国量子卫星项目首席科学家潘建伟院士介绍，量子通信的安全性基于量子物理基本原理，单光子的不可分割性和量子态的不可复制性保证了信息的不可窃听和不可破解，从原理上确保身份认证、传输加密以及数字签名等的无条件安全，可从根本上、永久性解决信息安全问题。
量子卫星2011年12月立项，是中科院空间科学先导专项首批科学实验卫星之一。其主要科学目标一是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；二是在空间尺度进行量子纠缠分发和量子隐形传态实验，在空间尺度验证量子力学理论。
工程还建设了包括南山、德令哈、兴隆、丽江4个量子通信地面站和阿里量子隐形传态实验站在内的地面科学应用系统，与量子卫星共同构成天地一体化量子科学实验系统。
潘建伟表示，我国自主研发的量子卫星突破了一系列关键技术，包括高精度跟瞄、星地偏振态保持与基矢校正、星载量子纠缠源等。量子卫星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跨越式提升，有望推动我国科学家在量子科学前沿领域取得重大突破，对于推动我国空间科学卫星系列可持续发展具有重大意义。
竞争加剧，我们如何领跑？
“我相信量子技术在21世纪的重要性可与上个世纪的曼哈顿计划相比。”中科院量子卓越创新中心主任、中国量子卫星项目首席科学家潘建伟院士说。也就是说，量子技术可能像曼哈顿计划造出原子弹那样改变世界格局。
由于量子通信和量子计算的巨大前景，各个大国都在竞相发展相关技术。欧盟今年4月宣布，投入10亿欧元支持量子技术，这是欧盟继石墨烯和脑科学之后的第三个旗舰型科研项目。该项目领导者之一、德国整合量子科学和技术中心负责人托马索·卡拉尔科说，在欧盟确定头两个旗舰项目时，量子技术入选的时机不如现在成熟。因为那是在斯诺登揭露美国的大规模监听活动之前。现在欧洲希望有更具保密性的通信技术。
美国白宫也刚刚在7月底发布官方博文，援引美国国家科技委员会7月提出的报告《推进量子信息科学：国家的挑战与机遇》，建议加大对量子信息科学的投入。实际上，美国多个政府部门如国防部、航天局、国家标准与技术研究所（NIST）等早就对量子信息技术研究大量投入。尤其是NIST得到美国政府高强度和稳定的支持，每年获得大量经费。在过去10余年间，NIST在量子调控和量子信息领域产生了5名诺贝尔物理学奖获得者。
许多高科技公司也在量子技术方面大量投入。如谷歌与美国航天局、加利福尼亚大学圣巴巴拉分校联合成立了量子人工智能实验室，并推出了量子计算机开发计划；2014年，IBM宣布将于随后5年内在以量子计算技术为重点的一些领域投入30亿美元；还有一些相对较小的科技公司也崭露头角，比如Battele公司正在运行美国第一个商业化的量子密码通信网络。
潘建伟说，“墨子号”发射以后，如果效果达到预期，下一步还计划发射“墨子二号”“墨子三号”。“单颗低轨卫星无法覆盖全球，同时由于强烈的太阳光背景，目前的星地量子通信只能在夜间进行。要实现高效的全球化量子通信，还需要形成一个卫星网络。”
未来，一个由几十颗量子卫星组成的“璀璨星群”，将与地面量子通信干线“携手”，支撑起“天地一体”的量子通信网。
到2030年左右，中国力争率先建成全球化的广域量子保密通信网络。在此基础上，构建信息充分安全的“量子互联网”，形成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。
“安全的通信是属于我们的，但是科学研究是面向全世界开放的。”潘建伟透露，第一个开放的项目是与奥地利科学院合作，实现北京和维也纳之间的洲际量子保密通讯，之后将和更多国家合作开展量子信息技术方面的研究。
继量子卫星之后，潘建伟团队还计划开展空间站“量子调控与光传输研究”项目，研究星间量子通信技术等，同时进行量子密钥组网应用等研究，为下一步卫星组网奠定技术基础。
“随着中国科技的迅猛发展，我相信量子通信将在10年左右时间辐射千家万户。期盼在我有生之年，能亲眼目睹以量子计算为终端、以量子通信为安全保障的量子互联网的诞生。”潘建伟说，“我相信中国科学家们做得到。”
潘建伟科研团队是这个卫星项目中的中坚力量，他们还主导了今年下半年将交付使用的“京沪干线”量子通信网，这也将是全世界规模最大的量子通信网。可以说，在量子通信研究和应用方面，中国现在是世界的排头兵。