世界首颗量子卫星与金华大有渊源

　　
　　在金期间，潘建伟院士在回答金华少科院“小院士”的提问。

　　8月16日1时40分，我国自主研制的世界首颗量子科学实验卫星“墨子”号成功发射，开启了量子保密通信的新纪元。从此，我国量子通信技术将引领世界，探索量子世界的奥秘。
　　记者联系到了潘建伟院士的首席弟子陆朝阳，他帮助记者向潘建伟转达了家乡人对潘院士及团队的祝贺。潘建伟对家乡人的问候和祝贺表示感谢，说：“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。期待在我有生之年，能亲眼目睹以量子为终端、以量子通信为安全保障的量子互联网的诞生。”他还坚定地说：“我相信中国科学家们做得到！”
　　潘建伟，这位量子卫星的首席科学家，从东阳中学毕业，考入中国科技大学，一路走到世界量子科技的前沿，最终成为该领域的领军人物。今年4月7日，刚刚获得2015年度国家科学技术奖自然科学一等奖的潘建伟受市政府的邀请，为家乡人民奉献了一场生动而高端的科技讲座———《神话、哲学、互联网与人类未来》，这场科技风暴让金华人脑洞大开，把量子通信与金华紧紧地联系在一起。
　　就在这个报告中，自称“潘老师”的潘建伟向家乡人民宣布了不久将会发射一颗量子卫星的消息，他同时预言：10年之后就会有量子互联网，人们将用上量子手机。他骄傲地说：“在量子通信领域，中国丝毫不弱于欧美，可以说一路在领跑。”
　　今天，他的话已经变成了现实。
　　父母住东阳 关注儿子成果
　　家住东阳市区的潘建伟父母这些天一直关注着儿子的工作进展，对量子卫星准备到哪一步都了解得很详细。8月16日凌晨，一家人收看了电视报道，父亲潘孟迪一整天都沉浸在激动之中。他说，他与全家人每天都一起看新闻，电视的、报纸的、网络的，关注量子通信卫星的消息，16日“墨子号”卫星终于上天了，儿子和他的团队多年的努力终于实现，大家都高兴得不得了：“我为儿子骄傲！我知道他一定可以做到！”
　　潘爸爸说，考虑到儿子太忙，他们并没有打电话给潘建伟。“这些年，我们都不主动给儿子打电话，因为他没有时间接电话。都是建伟抽空打来，比如上飞机前的几分钟时间。我们能从新闻报道中经常看到儿子的情况，已经很开心、很安慰了。”
　　潘爸爸说，前些日子，潘建伟给家人发来微信，感谢爸爸妈妈和全家人对他的理解和支持，说有了家人的理解和支持，才让他没有后顾之忧。潘建伟的家庭观念和家乡观念很强，过去春节总要回家看父母，清明节总要回家扫墓。不过，这些事情近年来也都没有时间做。今年4月，潘建伟受市政府的邀请到金华，利用晚上的时间回东阳看父母，“这次回来，我和他话都没说上几句，找他的人实在太多了。”
　　80多岁的潘爸爸说：“我们平时的生活都是他的姐姐们照顾，潘建伟对姐姐们也很关心，尽自己的力量帮助她们。”
　　10年造一星 再建互联网
　　潘建伟，这位从东阳中学毕业的金华学子，一路走来一直都在实现着别人眼中不可能实现的事情，如今，他和他的团队已经走在了世界量子科技的最前沿，成为该领域的领军人物。在他的时间计划表中，2016年是量子卫星发射年，大约在10年之后则实现量子互联网通信，希望人人都能用上量子手机。
　　事实上，从提出量子卫星的设想到“墨子”号升空，潘建伟已经准备了10多年。2003年，在大多数同行仍在致力于在实验室里实现量子通信的时候，潘建伟就想到为了真正实现远距离量子通信可能需要卫星。这是由于光量子在光纤中损耗太大，而天空中80%的光能达到地面，将光子发送到外太空再借助卫星的中转，就可以有效实现相距数千公里的量子通信。2004年底，潘建伟团队在地面实验中验证量子状态在穿越整个竖直大气层后还能够很好存活，证实了星地量子通信的可能性。2007年开始，潘建伟与中科院其他一些力量合作，做更多的地面验证。2010年，他们论证了发射卫星的可行性；2011年中科院正式立项量子科学实验卫星专项。5年后，卫星正样研制完成。
　　据了解，这颗“墨子”采用平台载荷一体化设计，重***0公斤，轨道高度500公里。它搭载了量子密钥通信机、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载荷，可与地面上相距千公里量级的两处光学站同时建立量子光链路。“墨子”卫星发射是实现远距离量子通信的第一步，将有望实现突破光纤限制的卫星和地面之间的自由空间量子通信，并结合地面已有的光纤量子通信网络，构建一个广域量子通信体系。
　　“除了在国防、政务和金融领域通信安全的应用，我们希望通过5到10年的努力，在我国形成天地一体的广域量子通信网络基础设施和完整的量子通信产业链，未来在我们的手机上及千家万户的日常生活中得到应用。”潘建伟说。
　　量子新面孔 小将在成长
　　有意思的是，16日一大早，金华环城小学校长王伟文就给记者发来一张量子卫星发射中心的工作照，原来，该校校友李宇怀正在丽江发射站工作。李宇怀的数学老师朱小玲说，李宇怀目前是中国科技大学的博士研究生，参与了量子卫星发射工作。当年，他在环城小学读书的时候就对数学表现出了非常高的天赋，总是在开学的第一个月就自学完了整学期的课程，朱老师就对这个孩子格外“照顾”：只要数学能考97分以上，就不要求他做常规作业，而是让他学奥数。后来，李宇怀读了金华四中，又考上了金华一中。2007年，他因奥赛获得全国一等奖而被保送到中国科技大学。巧的是，他成了潘院士的弟子。
　　事实上，在潘建伟的团队里有不少金华学子的身影，东阳中学毕业的陆朝阳、马雄锋都是受到潘建伟直接影响而成了中国乃至世界量子领域的科技明星。
　　今年刚考入中国科技大学的东阳中学毕业生马洁峰说，他以前就一直关注量子通信，4月份有幸与潘院士见过一面，“当时他向我和同学们介绍了量子通信，我还觉得十分遥远，想不到16日量子卫星‘墨子’就升空了，让我这个物理迷很振奋。潘院士向世界再次证明我国科技创新能力的强大。作为东中的应届毕业生，下半年我也将进入中科大，成为潘院士的校友，有这样一位科学巨人在前方激励，我一定会努力学习，赶上量子盛会！”
　　东阳中学校长吴海尧说，量子通信卫星的发射成功既是潘建伟校友本人的光荣，也是东阳中学的骄傲。潘院士身上那种踏实的科学风范、严谨的学术态度、细致的求证过程，让我们明白了伟大工程让人惊艳的背后，需要付出何等的智慧和艰辛。这也正是东阳中学“求实求真，唯善唯新”精神的最生动注解。希望潘院士能够在量子通信领域创造更多更大的成就，东中学子受此鼓舞，定会更好地体现东阳中学“科学教育见长、主题德育树人、校本体艺出彩”的办学特色，为中华民族的伟大复兴贡献自己的热血和青春。
　　墨子墨子 为啥叫“墨子”
　　为什么首颗量子卫星会取名“墨子”？陆朝阳说，潘院士给首颗量子卫星取这个名字有深意，因为古代的墨子不但是一位哲学家，还是一位科学家，他明确提出光线是直线传播的，还把许多科学知识用于实际，以擅长制造器械和防守城池而闻名。公元前400年左右的墨家著作《墨经》中就记载了关于小孔成像、凸面镜成像等实验总结的规律“光学八条”，代表了我国距今近2500年前的战国初期在几何光学领域取得的显著成就。量子科学实验卫星将主要进行量子光通信实验，以墨子这位中华科学先贤命名可谓实至名归。
　　中国此次发射的量子卫星主要任务是将地面上的量子纠缠实验“搬到”外层空间，即通过连接地面上的量子通信网，完成星地量子保密通信、星地量子纠缠分发、星地量子隐形传态等实验。可以说，这颗量子卫星肩负着科学和技术的双重使命。
　　有意思的是，一些年轻的科学爱好者认为“墨子”的名字似乎与今年获得雨果奖的科幻小说《三体》有着某种联系，因为《三体》中多次出现过“量子”“墨子”概念，但《三体》的作者刘慈欣否认了这个观点。
　　不过，两者有个共同点：那就是在中国点燃了普通人对科学的热情，让高冷的科学成果变得更加大众化。
　　我们可以大胆想象：有一天，互联网将以量子计算机作为节点，通过量子信道进行连接，量子网络中传送的信息大部分不再是经典的0或1，而是由量子态、高效率的量子计算配合高保密的量子通信，“量子互联网”得以实现。这中间虽然还有很长的路要走，但它总会到来。回望过去，8月16日全球首颗量子卫星“墨子”号升空，是不是也将被看成是一个特殊的起点？
　　正如4月7日潘建伟院士演讲后回答完金华市少年科学院“小院士”的问题给孩子们的签名：“科学是美”。是的，“墨子”很美，科学的未来很美好。我们有理由相信，10年后，潘建伟的预言一定能实现。