绝对的通信安全！中国即将发射世界首颗量子科学实验卫星
你粘好信封，滴蜡盖上火印，但防不住有人拆开、读完再复原；
你想用电磁波（闪光或者无线电）传递一件秘密，但你的“音量”再低，也防不住精细的窃听者。
最终，你设法将音量调低到如此程度：只发射一颗光子，任何间谍去测量都会破坏它从而被发现。信息微弱到了极限——量子级别，再小心的读取都会彻底改变它，而不可能只改变一点点。
“一定要在不远的将来赶上和超过世界先进水平。”废弃的地下指挥掩体的墙上，刷着1960年代的大红标语。10公里外的东风发射场发射塔架下，世界首颗量子科学实验卫星正在准备，将于近日发射。它是中国科技开始引领世界的一个象征。
“这是首颗有量子能力的卫星，是朝向未来量子互联网发展的重要一步。”量子通信学权威，维也纳大学教授蔡林格（Anton Zeilinger）告诉科技日报记者，在量子卫星的太空竞赛中，“中国肯定是唱主角。”
此次蔡林格教授也来到了酒泉卫星发射中心观看发射。他认为：“在太空的挑战，是设备必须足够可靠。”蔡林格也证实了下一步北京将和维也纳建立量子通信：“那将是第一次全球规模的量子通信。”
尽管世界各国媒体和国内产业界均高度关注量子卫星，但研制方中科院和潘建伟教授十分低调，不愿透露更多进展。中科院提供的信息显示，量子卫星在两年的设计寿命中，将完成四大任务：星地高速量子密钥分发实验，广域量子通信网络实验，星地量子纠缠分发实验和地星量子隐形传态实验。
通过中国研发的星地量子通信设备，经过编码的光子将被发射到地面，由地面系统负责接收。量子卫星的两个激光器必须分别瞄准两个地面站，精度极高，被称为“针尖对麦芒”。
“一颗卫星对准两个地面站的实验从来没有过，国际上也是第一次做这么高精度的跟踪和地面站配合。”中科院国家空间科学中心主任吴季说。
实验涉及合肥中心和乌鲁木齐南山、河北兴隆、青海德令哈和云南丽江四个台站。南山和德令哈的1.2米口径望远镜和改造后的兴隆、丽江米级望远镜是核心部分。中国在国际上第一次研制了高跟踪精度、指向精度和信号光高保偏（保证光子携带的信息被原样识别）的望远镜。
中科院表示：此次发射也标志着潘建伟与蔡林格的友谊达到高峰，尽管存在激烈的竞争；蔡林格是潘建伟的博士生导师，他们目前又建立了合作关系。预计在2020年，中欧之间将通过量子通信卫星连接。
量子卫星：开启人类保密通信新纪元
一对缠绕的光子将被拆散，从太空发射到地面，开启人类保密通信的新历史。
你粘好信封，滴蜡盖上火印，但防不住有人拆开、读完再复原；
你想用电磁波传递一个秘密，但“音量”再低，也防不住精细的窃听。
最终，你设法将“音量”调低到如此程度：只发射一颗光子，任何间谍去测量都会破坏它,从而被发现。信息微弱到了极限——量子级别，再小心的读取都会彻底改变它，而不可能只改变一点点。
中国量子卫星的保密原理就是如此。理论上绝对安全的密电一旦实现，银行和军队都将获益。
绝对保密的通信依靠量子纠缠，也就是爱因斯坦说的“幽灵般的超距离作用”来工作——两颗光子无论相距多远，总是“心灵感应”：一个变化，另一个就保持同步。于是一对纠缠的量子态的光子，可以被当作钥匙分发给北京与上海。上海读取光子B，破坏了它“既黑又白”的量子模糊状态，让它显出黑或白色；北京的光子A也将心灵感应地破坏，呈现同样颜色。如此发射和读取一连串纠缠光子，北京和上海就能得到同样的数列，比如“黑白白黑黑白黑白”，这就是密码——间谍想要读取一长串光子再原样发送，而不被发觉的可能性为零。
量子科学家操纵激光发生器，让一个光子分为两个纠缠的光子——潜在的信息寄托于它们的偏振态或其他属性，再分发到尽量远的地方并测量。中科大的潘建伟教授等科学家经过20年努力后，发明了能够长时间（毫秒级）存储量子的中继器。人们已经能在地面上传送纠缠光子跨越上百公里。奥地利曾用量子通信传递了银行支票，瑞士用它传送过大选得票信息。在中国，“北京—济南—合肥—上海”量子通信干线已经建立。
但无论是近地面空气还是光纤玻璃都容易阻挡和吸收光子。因此跨越大气层的卫星量子通信方案很吸引人。即将发射的中国量子卫星质量约600千克，由长征—2D火箭运载，运行于500千米太阳同步轨道。卫星携带的一块晶体将制造激光和一对纠缠光子，并且将他们分发到两个地面站。
为了让单个光子传送数百公里，穿越大气还能钻进地面接收器，中国量子卫星必须时刻矫正位置，保持精确朝向两个地面目标，这也是世界上未曾达到的精细度。传输错误率也得相当低，才能保证通信可行。接下来两年，中国科学家将测试被分发到相距成千、甚至上万公里的一对纠缠的光子能否保持纠缠——理论预言是可以的，但谁也没做过。
飞机和地面之间的量子通信已经实验成功。而近两年，意大利、新加坡和英国的科学家也曾利用卫星探索天地量子通信的可行性，已制造出互相关联的成对光子——纠缠光子的前一步。而中国则是第一个发射量子通信卫星试图验证整个流程的国家。
如果这次量子卫星实验成功，中国量子通信网下一步将试图连接中国和欧洲，并在2030年扩充成20颗卫星规模的全球网络。但近年来也有科学家撰文指出量子通信系统的一些安全漏洞，尽管不是量子加密方式本身的问题：比如中继站在接收和发送之间存在信息截获的可能，这是中国科学家要设法避免的。
（图片均来自网络）