昨天凌晨，中国干了一件不得了的大事！将惠及亿万人！总指挥是浙大校友！

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你知道吗？量子科学实验卫星工程常务副总设计师、卫星总指挥 王建宇 是浙大的校友哦——

王建宇 ， 1959 年生，中国科学院上海分院党组书记、副院长，研究员，博士生导师，中国空间学会副理事长，中国地理学会环境分会副理事长，原中国科学院上海技术物理研究所所长。 1982 年毕业于 浙江大学 (原杭州 大学 ) 物理系， 1987 年和 1990 年在上海技术物理研究所分别获得硕士和博士学位。

中科院空间主动光电技术重点实验室主任，国家 863 专家组成员，国家高分专项航空系统副总设计师，量子科学实验卫星工程常务副总设计师，量子卫星总指挥；中国空间学会副理事长，中国地理学会环境分会常务理事，上海地球物理学会副理事长，国家 863 专家组成员。一直从事空间光电系统、信息获取与处理技术研究，取得了一系列具有国际先进水平的研究成果。

近年来，王建宇承担和完成了多项国家探月工程、 863 计划、卫星工程等重大课题，他负责研制了具有国际先进水平的实用型模块化机载成像光谱仪，提出并完成研制高空间分辨率和高光谱分辨率集成系统。主持研制探月工程嫦娥一号卫星的主要载荷之一——激光高度计，作为主要负责人之一完成了环境卫星主载荷——红外相机有效载荷的研制。为我国航空、航天事业的发展作出了突出贡献。

目前，王建宇还从事国际上最前沿的空间量子通信技术和空间量子信息技术的研究。先后获国家发明二等奖 2 项、科技进步二、三等奖各 1 项，中科院科技进步特等奖 1 项，二等奖 1 项、三等奖 2 项，上海市科技进步一等奖 6 项、二等奖 2 项；申请发明专利 68 项；发表论文 70 多篇； 1997 年获政府特殊津贴， 2004 年评为上海市优秀专业技术人才， 2005 年评为上海市优秀科研院所长， 2006 年评为上海市领军人才， 2007 年获“全国五一劳动奖章”。

从最初研制到发射，量子卫星承载了太多的期许。它被起名为“墨子”，用以纪念那位生活于 2000 多年前，崇尚科学的中国古代思想家——墨子，他也是世界上第一位开展光学实验的科学家。 那么，这颗举世瞩目的“新星”到底有多牛气？其技术实现难度又有多高？

首先，让我们跟随王建宇校友的介绍一起来看看量子卫星技术的诸多“极限挑战”吧 ~

在量子通信中，最大的难点在于如何实现天地一体化的量子连通。这就像在万米高空，往地面的一个存钱罐里扔硬币，要准确地将硬币投掷于储蓄罐的狭小入口内。若出现一点偏差，信息传递便会功亏一篑。

“量子的编码就像计算机编码0101一样，有正负、垂直、水平等不同状态，要把量子的偏振方向检测出来，才能变成密码。”王建宇说，量子里有两组状态，一组为正交，一组倾斜45度，所以共有4个不同的偏正状态。

不仅如此，地面上的“存钱罐”（接收装置）和天空中的“投掷者”（量子卫星）也不安生，都在不停旋转运动。

“这就是瞄准和检测偏正的最大难度所在，我们要在双方都运动时完成信息传递。”王建宇强调，稍微一点对不上都不行，如果这样，地面上收到的就是误码了。据王建宇介绍，一旦误码率高于3.5%，信息传输就没有意义了。“3.5%是个底线，通常我们会把误码率控制在1%~2%。”

如果说从太空向地面存钱罐扔硬币已经让人感到咋舌，那接下来的技术则更加让人目眩。量子卫星采用的是单光子探测器，其目的是实现对每一个光子的捕捉。这是什么概念呢？

“一个60瓦的灯泡，每秒钟发射的光子数大约是10×1020，而一根火柴的最大光亮是3~5瓦。”王建宇说，量子卫星探测器灵敏度相当于在月球上点根火柴，人们在地球上用望远镜可看到它的亮光。

如果考虑到火柴点燃后，光向四面八方的扩散效应，其观测难度可想而知。“探测器的灵敏度必须达到这种程度，才能捕获来自太空的一颗颗光子。否则，天上的量子卫星就没有存在的意义了。”王建宇说。

在太空中，量子卫星每秒钟大约向地面发射一亿个光子，需要地面接收装置对所有光子进行接收。然而，这个接收过程并非来者不拒，而是要讲究个先来后到。

“我们必须知道每个光子是第几个发出来，信息传递就是必须要求发送端和接收端是能够对得上的，要有一个完整的序列。”王建宇说。

将光子们一一对接起来的办法，就是时间同步。“我们现在的接收频率能做到1个纳秒，也就是在1秒钟之内，把1亿个光子全都排列好。”

与此前众多追赶、超越的老剧本不同，量子通信这条路，是中国科学家自己一步步蹚过来、摸出来的。

“我们以前做各种各样的卫星的时候，一般都有个参考。尽管人家不会把技术告诉你，但是至少心理上是有个预期的，因为别人已经做成了，心里有这个底。”王建宇如是说。

然而，量子卫星不一样。“刚开始做的时候，我们心里真的是没底。”王建宇感慨地说，尽管我们经手的大大小小的卫星研制工作已经无以计数，但量子卫星对于所有参与者都是一个从未有过的巨大挑战。

谈及量子卫星的发射成功，王建宇很是平淡。“对于人类探索量子物理世界和空间科学的脚步而言，这仅仅是个开始。”

“墨子号”拥有一项独步天下的本领： 量子通信！ 量子通信的最大特点是所有的数据和信号传输都 绝对保密 ，再也不必担心信息被窃取啦 ~

不仅如此，“墨子号”还有 三大“独门绝技” 哦。

640公斤的量子卫星，在卫星家族中只是不起眼的小瘦子，不过娇小的量子卫星可并非以重量碾压群雄，它的获胜法宝是 3个 神奇装备。

激光器。 激光器的作用就是生成单个的光量子。量子是能量等物理量的最小单元，光量子也就是光的最小量子单元。

量子纠缠源。 和激光器不同，它的使命是制造出一对对处于纠缠状态的光量子。大家可以把纠缠状态想象成一对互相吸引的磁铁，不同之处在于，纠缠中的量子即使相隔万里也能心灵相通，其中一个状态发生改变，另一个也会相应改变。爱因斯坦把这种现象形容为“如幽灵一般的远距离作用”。

量子密钥通信机和量子纠缠发射机。 这两个仪器相当于发射器，都是负责把光量子发射到地面实验站。密钥通信机是一对一，发射单个光量子到单个地面站，纠缠发射机则是一对二，把成对的纠缠光量子分别发射到两个地面站。

从500公里开外的太空上向地面的实验站发射光量子，这是史无前例、世界首次。 首先要把卫星上的光轴和地面实验站的光轴对准，然后再把肉眼根本看不见的光量子从天下打下来。而这个对准精度比普通卫星的对准精度高出了十倍，堪称针尖对麦芒。

不仅要从卫星上发射光量子到地球，雄心勃勃的科学家们还要从地球发射光量子到卫星上，然后利用远距离的量子纠缠效应，实现光量子状态在星地间的传输。一旦实现，时空穿越便不再是梦。

为什么跑到天上去做量子实验？答案是为了地球人通信更安全。

量子天生就是个防窃听神器，它有两个基本特性：不可分割、不可复制。 再加上连大科学家们都无法解释的超远距离的量子纠缠效应，使它足以担当保镖的职责，护送着机密的信息一起发送给接收方。即便窃听者的计算能力再强，破解密码技术再高，一旦碰上了量子密钥，便会原形毕露，被抓现行。

其实我们已经建成用光量子传输的京沪通信干线，但是光量子在光纤线路中的传输距离较短，每100公里便需要一个中继器来帮助它完成接力赛跑。但在大气层中，它却可以一次性传递几千公里，所以中国的科学家们决定用天上的卫星来帮助光量子实现更大范围的传输。日后，科学家们还会尝试发射更多的量子通信卫星，以此构建包含国防、金融、政务、商业等领域的绝对安全的全球量子保密通信网。

最后，和小编一起回顾一下“墨子号”的“星路历程”吧~