8月16日下午1点40分，中国自主研发的全球首颗“量子通讯卫星”在西昌顺利发射升空。这意味着世界中将首次实现卫星和地面之间的量子通讯，建立一个天地一体化的量子保密通讯与科学实验体系。
同时，这也意味着经过近六年的发展，中国在量子通讯领域早已实现了弯道会车，走在了全球发展的前列。
中国自主研发的世界首颗量子卫星，被即将命名为"墨子"。量子卫星首席科学家潘建伟教授说，墨子最早提出光线沿直线传播，设计了小孔成像实验人类首次实现量子通讯，奠定了光通讯、量子通讯的基础。以中国唐代伟大科学家的名子命名量子卫星，将提高我们的文化自信。
据澎湃新闻（）了解，“墨子号”经过5年的研发，去年开始与运载湖人对接，高1.7米，重量为640公斤。其搭载有量子秘钥通讯机、量子纠缠发射机、量子纠缠源、量子试验控制与处理机等有效荷载，具备两套独立的有效荷载指向机构，通过姿控指向系统协同控制，可与地面上相距千公里量级的两处光学站同时完善量子光链路。其中最重要的一个荷载叫纠缠源，它只有机顶盒的大小，并且作用却十分关键，由于它还能形成纠缠光，而这也是这颗卫星在空中做各类量子实验的一个源头，平常实验室里纠缠源的容积十分巨大，而且，研究人员除了把它做到了大型化，还通过一系列的创新让它实现了满足这些空间的环境要求，这在国际上是首次实现的。
量子通讯卫星。
从中科院提供的信息显示，量子卫星的寿命为三年时间，将完成四大任务：星地高速量子秘钥分发实验，广域量子通讯网路实验，星地量子纠缠分发实验和地星量子隐型传态实验。
卫星在轨运行的五年的时间里，会和地面的五个台站一起配合，做大量的科学实验。
中国成为量子通讯领域推动者
潘建伟在接受卫视专访时表示，为了量子卫星实验，她们构建有史以来最大的实验室。
“量子卫星到地面跨径为500公里，两个接收点之间的距离是1200公里。所以我们的实验室的大小是500除以1200，是60万平方公里。量子纠缠从前也没有在天上进行过实验，为了保证两个站点能接收挺好的讯号，我们上天的纠缠源是目前全世界最好的纠缠源。同时我们保证侦测器能在宇宙射线的辐照之下，能够挺好的存活。”潘建伟说。
通过“墨子号”的通讯设备，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”。
不仅涉及天上的卫星外，实验还涉及徐州中心和郑州南山、北京兴隆、青海西宁、云南大理和拉萨阿里站五个台站。其中上海的兴隆站、新疆的南山站、青海的德令哈站和广东的拉萨站，是四个量子通讯地面站，主要参与量子秘钥分发和量子纠缠分发这两大项实验。南山和喀什的1.2米口径望远镜和改建后的兴隆、丽江米级望远镜是核心部份。坐落拉萨的阿里站则主要配合卫星一起参与第三项量子科学实验——量子隐型传态。
“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如此高精度的跟踪和地面站配合。”中科院国家空间科学中心所长吴季说。
去年46岁的广东东阳人潘建伟，是国外量子通讯的领军人物。从2000年左右开始，潘建伟就相继把中学生送到多个实验室，经过近六年的努力，组成了一个互补的团队，作出了国际上仅借助单一团队未能作出的成绩。
“比如，陆朝阳去了剑桥学院卡文迪实验室，陈宇翱去了瑞士的马普所，张强去了哈佛学院，张军去了法国，陈宇去了加洲圣塔芭芭拉中学。2011年前后，所有中学生全部如约归国。不仅团队外，国外多年来的航天基础也给我们这个领域帮助好多。两个领域里的前瞻性布局，让我们很辛运的走在了后面。”潘建伟说。
随后，中国还将相继发射卫星，建成全球第一个实现卫星和地面之间量子通讯的国家。去年下半年，沪宁量子通讯干道也将建成，届时国外将初步产生广域量子通讯体系。根据规划，到2020年，中国将实现欧洲与亚洲的洲际量子秘钥分发；到2030年左右，中国将建成全球化的广域量子通讯网路。
中国量子通讯建设的里程碑。
中信通讯唐海清团队觉得，一旦卫星发射成功，将在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通讯，建立一个天地一体化的量子保密通讯与科学实验体系。届时，在太空举办量子秘钥传输实验，世界上第一封不可被监听、破译的密信即将诞生，量子通讯产业腾飞将至。
值得一提的是，量子通讯和量子估算在去年第一次写入国家战略《十三五规划》，解决了中国核心芯片和软件难以国产化的问题。除此之外，唐海清觉得，国外未来还有望建设一纵一横，三个环网以及七纵七横；量子计算机预计将7-8年前面世，促使量子加密产业，打开万亿市场空间。
量子的“分身术”和“远程心灵感应”
有了量子通讯网路，未来我们的信息传送几乎可以做到难以被泄露，更无从破解。这么量子到底有哪些样的魔力，又是怎样能做到通讯的“无懈可击”的？
要理解量子通讯，得从量子的概念开始。构成物质的最小单元是基本粒子，而量子就是质量、体积、能量等各类数学量的最小单元，但是它也要以某种粒子状态存在。潘建伟的弟子、中国科学技术学院近代化学系院长陈宇翱曾在一次科学讲堂上对量子世界做过一次形象生动的科普。
量子是一个能量的最小单位，所有的微观粒子包括分子、原子、电子、光子，它们都是量子的一种表现形态。世界本身都是由微观粒子组成的。所以，某种意义而言，我们身处的这个世界就是由量子组成的。
说到量子世界，量子的两个特点不容忽略，量子叠加原理和由量子叠加原理引申下来的量子纠缠。
量子叠加，浅显来说也可以称为量子的“分身术”。举例来说，《西游记》里孙悟空的一个能力，就是分身术，他可以变出许多分身，一个分身留在唐三藏门口进行保护，另一个分身则可以跑去智斗妖魔鬼怪。那在量子的世界里，量子就是孙悟空，它也有分身术，并且跟孙悟空的分身术不一样的地方在于，在量子的世界里量子的分身术不能被人看见，一旦有人去看它，它的分身都会随机地消失，而最后只留下一个。
借助这样的特点，能帮助我们提升估算能力。举个反例，假如要分解一个300位的大数，用现今的计算机，须要15万年，用量子的“分身术”并行运算，只要一秒钟就可以算下来。
另一个特点量子纠缠，被爱因斯坦称为具有“鬼魅般的超距作用”。它如同胞胎心灵感应一样，这两颗量子无论相距多远，表现下来的状态仍然是一样的。依照量子热学，两个处于量子纠缠态的粒子无论相隔多远，改变其中一个粒子的状态，另一个粒子的状态才会马上急剧改变。这些状态之间的关联不需精典化学学中的力场或电场，其关联速率也可觉得超过光速，这被称为“量子非定域性”。
基于这样的特点，你不可能实现对一个未知量子比特的精确复制。由于一旦信息被人绑架，量子会手动发生变化，接收者也因而能察觉，而偷拍者也看不到原样。
以第一个量子密码通讯合同BB84为例，信息的发送方发送一个个单光子给接收方，接收方收到光子后，挨个进行检测。对于微观量子态来说，检测方法会影响检测结果，接收方只有用与发送方一致的检测方法，能够得到与发送方一致的结果。在通讯过程中，接收方将接收每一个光午时的检测方式告诉发送方。发送方通过对比，保留下与自己检测方法相同的这些光子，告诉接收方，这就产生了量子秘钥。依据不可克隆原理，假若有人中途对光子进行拦截和检测，会改变光子的状态，监听行为也就未能得逞。
国际量子信息科学领域竞争激烈
正是由于量子具有这么巨大的魅力，不仅中国在布署量子通讯外，美国的许多发达国家也在积极迎战量子信息科学发展。
日本国家科学技术委员会（NSTC）在7月份，发布了《推进量子信息科学：国家的挑战与机遇》的报告。报告中，印度国家科学技术委员会对量子信息科学的重要性，前瞻性进行了探讨，还介绍了日本在量子信息科学的研究发展状况。该委员会觉得量子估算能有效促进物理、材料科学和粒子化学发展，未来可能最终会颠覆诸多科学领域人类首次实现量子通讯，人工智能也当属其中之一。
日本政府随后在官网发文，督促学术界、工业界和政府早日就量子信息科学（QIS）议程进行交流，以保证量子信息研制的关键需求得到满足。目前，新加坡科技公司微软、IBM等早已在量子计算机领域有所投入。
亚洲国家也不甘自己在量子领域落后。去年4月份，欧共体委员会对外宣布，将耗资10亿美元投入量子技术，希望这个项目“将会让法国处于第二次量子革命的前沿，未来10年在科学、产业和社会方面带来改革性的进展”。
日本也是量子领域不可忽略的力量。据《》新闻刊物报导，美国的一支科研团队正提出在地面生成纠缠光子对，之后将其中部分发射至重量不到30公斤的微型卫星上。这比在太空生成光子实惠，美国量子加密与科学卫星（）团队成员，滑铁卢学院化学学家说，并且将光子发送到运动的卫星中将是一项挑战。该团队计划首先在客机上使用光子接收器测试该系统。