澳门威尼斯人娱乐场-Venetian Macao Casino(访问: hash.cyou 领取999USDT）“墨子号”是中国自主研制的全球首颗量子科学实验卫星，于2011年12月14日工程立项，2016年8月16日发射。“墨子号”科学实验卫星项目（以下简称“墨子号”项目）最终实现了3大科学目标：星地高速量子密钥分发、星地量子纠缠分发和地星量子隐形传态，并取得了一系列重大科学成果。“墨子号”的研制不仅促进了量子通信技术工程化的创新和突破，还通过洲际量子密钥分发等拓展实验，推动了2022年诺贝尔物理学奖对量子信息领域的认可。“墨子号”项目的成功使中国在量子通信领域实现了由“跟随者”向“领跑者”身份的转换，标志着中国在该领域的崛起。2023年11月，中高轨道量子科学卫星成功立项，中国量子空间科学即将进入多线程开展的时代，面临新考验，也迎来发展的新机遇，在此时间节点，对“墨子号”项目的工程创新历史进行回顾和总结，对于中国量子空间科学具有重要的参考意义。

　　20世纪90年代，量子密码理论的诞生和初步试验，以及量子隐形传态实验的成功使量子通信技术获得了飞速发展。1989年，美国IBM公司实验室实现了世界上第一个量子信息传输实验。欧洲作为量子物理和量子信息学的发端地也不甘落后。中国在量子信息学领域起步稍晚，1998年6月中国科学技术大学（以下简称“中国科大”）主办了第98次香山科学会议，以“量子通讯与量子计算”为主题。此次会议是中国量子信息学发展史上的一个重要的里程碑，增强了国内研究者发展量子信息学的决心和信心。2001年，郭光灿带领的中国科学院量子信息重点实验室依托中国科学技术大学成立，开展了对光纤量子密码传输研究的尝试。同年，潘建伟回到中国科大组建了国内首个量子调控实验室，部分成员后续成为了“墨子号”项目的中坚力量。

　　2003年，量子团队开始进行外场实验。2年后，团队成功实现了13 km自由空间纠缠光子分发。2005年5月，在中国科学院和中国科大的支持下，量子团队通过了载人航天科学实验系统空地QKD的实验论证。2007年，蔡林格（Anton Zeilinger）教授牵头的多国科学家团队与欧洲航天局合作，提出了以国际空间站为平台的空间量子通信和大尺度量子力学检验实验计划（QUEST计划）。2008年是量子卫星项目进展的关键年，这一年中国科学院拨款7500万元，为量子卫星预研“空间尺度量子实验关键技术与验证”项目（以下简称“QUESS”项目）提供了经费保障，QUESS项目开展了空间尺度量子实验关键技术的研究和实验验证。2008—2011年，联合团队主要完成了百公里级量子隐形传态、量子纠缠分发和模拟卫星—地面之间的量子通信等关键性试验，充分验证了利用卫星实现量子通信的可行性。2011年1月25日，经历8年的科学和技术筹备，量子科学实验卫星正式立项（代号KX-02），成为中国科学院空间科学先导专项的首批4颗科学实验卫星之一，2016年发射前被正式命名为“墨子号”。

　　“墨子号”项目采用了“首席科学家+工程两总”的管理模式，首席科学家由潘建伟担任，工程总设计师为徐博明，总指挥为阴和俊。首席科学家负责科学目标的实现，主要职责包括：负责提出和策划整个专项的发展战略规划、科研方向和目标、研究任务分解方案；统筹安排各项目之间的协同创新；批准专项主要研究人员的聘用；提交年度报告和接受评估及专项调节经费的调配使用。工程总设计师负责组织和实施量子通信卫星系统的工程化、领导和指挥关键技术攻关，组织编制系统总体管理规范，批准专项研制流程，提交年度报告和接受评估。总指挥是整个任务的领导核心，负责确保卫星规划、发射、运行和维护的全过程顺利进行。此外，该卫星项目特别设立了项目总体组，专门负责“天地一体化实验”的总体规划与实施。

　　作为承载科学实验的项目总体之一，“墨子号”卫星的科学应用系统由中国科大牵头，量子团队承担了大部分研制任务（表2）。另一重要的科学目标承载总体——卫星有效载荷系统由中国科学院上海技术物理研究所（以下简称“技物所”）牵头，联合团队承担研制。在载荷系统中，ATP（自动跟踪指向）与光机热系统、密钥生成与量子分发系统以及量子密钥接收系统这3个关键分系统，由于需要实现地面与卫星载荷之间的紧密联动，因此它们的研制与搭建工作均由专门团队负责执行（图2）。

　　高精度量子通信光链路（以下简称“光链路”）是为了进行星地量子通信科学实验，在卫星和地面间建立的高精度ATP系统。在卫星项目中，联合团队通过查阅文献、自主设计实验等方式，提出了卫星对站指向和载荷自主寻的相结合的一星两站光链路建立的总体方案。采用了“凝视—凝视”的捕获策略，实现了卫星与两个地面站之间的快速捕获对接。同时，联合团队依托STAR1000（CMOS）探测器，运用了一系列先进技术，不仅实现了超前瞄准功能，有效避免了较大误差的产生，还通过星地联合扫描的方式，对光轴残差进行了精确修正。这项由国内自主研发的量子光跟瞄系统在国际上取得了领先地位，并获得了多项相关技术专利。

　　此外，由于卫星和地面之间进行着高速且旋转的复杂运动，联合团队需从技术层面保证纠缠源（quantum entanglement source，QES）产生的光子分别通过纠缠发射机（quantum entanglement transmitter，QET）和量子密钥分发发射机（quantum key distribution transmitter，QKDT）后，仍然能从卫星向地面站发射相同偏振的光子。这个重要的技术问题要求纠缠源偏振好、路径保偏好、地面旋转对准精度高。

　　迄今为止，尚无任何其他国家能够成功发射达到“墨子号”同等技术指标的量子科学实验卫星，亦未能取得与其3大科学目标同等级的科研成果。“墨子号”项目的成功得益于以下3方面的工作。首先，作为科学家主导的大科学工程，其管理模式强调创新与效率并重，“首席科学家+工程两总”的新型管理模式确保了科学团队效能的最大化；其次，中国科学院各单位打破地域与学科壁垒，构建了新型网络协同体系，确保项目能够加速推进，攻关效果事半功倍；最后，联合团队在大科学组织模式下结合科学目标和技术难点进行攻关，培养了一批量子领域的科研工程交叉型人才，从而高质量地实现了纠缠源、量子通信光链路等核心技术的突破。

　　“墨子号”量子科学实验卫星项目是中国科学家主导下实现科学与工程深度融合的成功典范。该项目开创性地采用了科学指标引领、技术创新与工程突破并重的研发模式，有效整合了全国量子信息领域的优势研究资源。这一创新模式不仅实现了量子通信领域的重大科学突破，更使中国在国际量子信息技术竞争中占据了战略制高点，为前沿科学研究与卫星工程技术的协同创新提供了成功范例。更重要的是，“墨子号”项目的实施为中国科研团队在量子信息学科的持续探索奠定了坚实基础，其成功经验对量子计算、量子模拟、量子精密测量等量子信息学领域的科学研究和工程实践具有深远的指导意义，充分彰显了重大科学工程对国家科技创新的引领作用。