中国科学家在首颗量子科学实验卫星“墨子号”上完成了一项特殊实验：从地面到太空的量子隐形传态。这也是“墨子号”最难做的一项实验，它还常常被人联想到科幻电影《星际迷航》中的超时空传输。这背后的故事，你了解吗?
全球量子通信的研究者，一直在地面通信距离上争夺“首次”和“第一”。随着中国把第一颗量子卫星送入太空，天空拉开了新的战局。
潘建伟曾表示，量子通信能够防范监听，实现通信保密安全。到2030年，希望中国能率先建成全球化的广域量子通信网络。[page]
团队中的追星人
2016年8月16日，世界第一颗量子卫星“墨子号”升空的那一夜，廖胜凯在甘肃酒泉卫星发射基地监控着发射塔架上的卫星状态，耳边只有轰轰隆隆的巨响，遗憾是没能亲眼看到墨子号升空。任继刚在西藏海拔5100米的阿里观测站待命，为星地对接做最后准备。阿里站将是墨子号第二个对接的地面站，卫星以每秒8公里的速度划过夜空时，他祈祷能顺利“抓住”这枚量子星。
李海兵和同事们站在茫茫戈壁上，在火箭引擎巨大的轰鸣声中，他们全程静默。1.5公里外，火箭终于载着墨子号升上夜空。
那一夜之后，他们都成了追量子星的人。[page]
来自卫星的防监听“密码本”
保密，是量子通信、量子密钥分发的核心功能。
2004年，美国前特工斯诺登揭开美国“棱镜计划”，而后逃亡俄罗斯。这场美国国家安全局实施的窃听计划震骇了美国社会，邮件、通话、视频信息，都暴露在了电子监听之下。与此同时，通信网络却通过手机、电脑、银行交易、亲友通信……渗入日常生活的每个毛孔。
李海兵在南山站做卫星密钥分发的实验。他通常在黄昏时去地面站开始工作，夏天荆棘刺穿衣裤，半人高的草丛中已经踏出两条小径，冬天时候，一步一步陷在二十公分的白雪里。
南山的夜安静如与世隔绝。李海兵清楚记得荒草生长的速度，深夜四下只有自己发出的声响，和一只看见手电光亮就狂吠一路的家犬。
墨子号会从夜空发下一串量子密钥。光量子细小到不可再分，不能被复制，而任何第三方的监听，都会引起光子的变化，从而被察觉。因此从理论上来说，是可以建立完美防范监听的“密码本”。
然而量子密钥分发有一个缺点—如果传输效率太低将无法成功获得密钥—光纤中单光子的传输损耗随距离增大而指数增加。目前单光子在光纤中传输的极限约404公里，而后衰减殆尽。根据数据测算，通过1200公里的光纤，即使有每秒百亿发射率的单光子源和完美的探测器，也需要数百万年才能建立一个比特的密钥。[page]
“打怪兽”：造外国人没有的量子星
在送量子卫星上天前，潘建伟团队需要在地面进行测试——以证明这颗卫星在工程上是可行的。研究团队翻遍了中国地图，发现中国最大湖泊的中心恰有一个小岛。从青海湖北岸，到青海湖南岸，也恰好是一百余公里的长度，湖面上没有任何遮挡。
但在这座岛上，只有一座藏传佛教的尼姑庵。任继刚和他的同事白天走去湖边的一口井，打水洗漱做饭，晚上做实验。隔几天湖上会泊来一艘船，送来食物和补给。
实验室搭在山上的帐篷里。风雨大作的时候，几个科研人员各自抱着实验室的一根柱子，撑过几个小时。
到青海实验完成的时候，量子卫星通信研究团队也基本组建完毕。主任设计师印娟自中国科大本科时期就加入了项目，主攻量子纠缠分发，任继刚负责隐形传态研究，廖胜凯则主攻卫星载荷与密钥分发。
天地一体化量子通信
有很多个夜晚，等到所有日光消失后，吴骋也在夜空寻找一条完整的银河，等待墨子号从天空中划过的短短300秒。
吴骋在中国科大上海研究院读博士二年级。从2016年起，他在河北兴隆、新疆南山、青海德令哈，都看过璀璨星河里的一颗量子星，熬夜做实验。他记得，墨子号升空之初，卫星过轨时的绿色光芒意味着天地对接成功，是足以让人高兴到手舞足蹈的。
吴骋在南山站外看墨子号穿过星河：“真的是夜空中最亮的星，没有星星比它更亮了。”
2016年8月25号，墨子号第一轨从河北兴隆过境。廖胜凯记得，彭承志当时在西安卫星测控中心，直接用手机打了视频去兴隆地面站现场，说“让我看看量子星长啥样”
“哇好亮。”
在那之后，他们把墨子号称为“夜空中最亮的星”。
第一颗升空的量子卫星会划开一个新的时代，人们会记得墨子号，就像记得苏联第一颗人造卫星升上天空，从而开启了天空的卫星时代。而墨子号印证了量子通信卫星的可行性，开启了量子通信乃至量子物理的空间时代。
墨子号在天空飞行，南山的夜空里，看到墨子号划出漂亮的轨迹，在300秒中，穿过云层，穿过北斗七星，穿过横贯天顶的银河。
而那一夜在天顶闪烁的星辰，不知有多少已经耗尽能量，湮灭在宇宙之中。唯有它们发出的光芒，在宇宙中飞行过亿万年，在那一刻抵达南山的夜空。
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