详解墨子号神奇使命：量子密钥分发 远距离保密通信

在卫星和地面之间这么遥远的距离进行量子实验，这在人类历史上也是首次。那么，“墨子号”量子卫星和地面五大台站一起配合实现的三大科学目标究竟是什么呢？下面，让我们通过增强现实技术，来深入了解这一神奇的科学探索。

    量子密钥分发 远距离保密通信

记者来到了和卫星一起配合执行量子科学使命任务的地面观测台站。量子卫星的第一个任务是量子密钥分发，通俗的说也就是量子保密通信。也就是意味着当卫星在轨运行的过程当中，它会将不同的单光子束分别发送到北京的兴隆站和新疆的南山站，然后地面的工作人员会将接收到的光子进行测量，从而约定密码，最终以实现遥远两地之间绝对安全的量子保密通信。

    量子纠缠分发 验证超远距离作用

量子卫星的第二个实验就是量子纠缠分发。实验中，卫星会制备出一对纠缠光子，然后把它们分别发送到位于云南的丽江站和青海的德令哈站。那么根据量子的纠缠理论，虽然这两个量子它们的状态不断变化，而且是不确定的，但是只要测量其中的一个光子，另外的一个光子它的状态就已知了，我们形象地说就好像是双胞胎的心灵感应。接下来实验人员就要同时对这两个接收到的光子进行独立测量，从而以验证爱因斯坦所说的这种 “幽灵般的超远距离作用”是否真的存在。

    ​量子隐形传态 量子世界的时空穿越

时空穿越一直是人类的梦想。在量子世界中，这种时空穿越的现象却真的存在，这就是量子卫星的第三个实验，量子隐形传态。顾名思义，就是用隐形的方式传输量子的状态。实验中，科研人员会在地面的实验站制备出一对纠缠光子，一个留在地面，一个发送到卫星上。那么与此同时，科研人员还会再制备出第三个光子，让它和地面的光子发生新的纠缠。按照量子的理论，在地面的两个光子纠缠在一起的同时，天上的光子不再和地面的光子纠缠，反而会呈现出地面上第三个光子的状态，就好像把地面的第三个光子瞬间传送到了空中。