8月17日凌晨1时40分，由我国科学家自主研制的世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”在酒泉卫星发射中心成功发射。这不仅是中国在量子科学方面，也是世界在这一领域所取得的重大进展。卫星发射后，中央电视台《新闻联播》等重要新闻栏目第一时间进行了大量报道，国外各大媒体也都高度关注，表达对中国科技先进水平的赞叹。

    “央视新闻”的微博账号在8月17日凌晨发布的“世界首颗量子科学实验卫星成功发射！一段视频告诉你量子卫星有多牛！”一天内获得2000多条转发，700多条评论。然而，对于普通百姓而言，“量子”显得过于高深，难免让人感到迷惑，那么，量子究竟是什么？量子卫星如何进行通讯？它有什么不得了的本领？又会给我们的生活带来怎样的改变呢？

                       神奇的量子
　　

    量子是构成物质的基本单元，是能量的最基本携带者，不可再分割。比如，光子是光能量的最小单元，不存在“半个光子”，同理，也不存在“半个氢原子”“半个水分子”等。量子世界中有两个基本原理：量子叠加和量子纠缠。
　　

    量子叠加，就是指一个量子系统可以处在不同量子态的叠加态上。我们可以把量子比作孙悟空，孙悟空在西游记中多次使用过分身术，其实量子也有很多个分身，现在假设量子的三个分身ABC，分别去北京、上海、广州玩儿，但是只要其中一个分身被发现（学术说法叫被测量），ABC就会随机消失掉两个，可能是AB，可能是BC，可能是AC，而仅留下一个。这个就叫量子叠加原理。
　　

    量子世界中存在一种类似“心电感应”的现象，即量子纠缠。量子纠缠是指在微观世界里，有共同来源的两个微观粒子之间存在着纠缠关系，不管它们相距多远，只要一个粒子状态发生变化，另一个粒子状态也会发生相应变化。打个比方，将两张白纸看做两个纠缠态的量子，一个放在北京，一个放在上海，如果在北京的这张白纸上写字，那么同时，上海那边的白纸上就会同时出现所书写的文字。这种速度在实验室计算中是可以超光速的，但是受限于人类目前的技术水平，使用经典物理通讯渠道是达不到的，不过这已经足够。

                   无法被破译的通讯方式
　　

    古往今来，人们对于信息加密的探索从未停止。古时候，人们在信封上滴蜡盖上火印，但仍防不住有人拆开、读完再复原。现代，人们用电磁波传递秘密，但“音量”再低，也防不住精细的窃听。现今，科学家设法将“音量”调低到如此程度：只依靠一颗颗光子，任何窃密者去测量都会破坏它，从而被发现。信息微弱到了极限——量子级别，再小心的读取都会彻底改变它。
　　

    在传递信息的过程中，量子密钥一旦被截获，其自身状态会立刻发生改变，截获量子密钥的人只能得到无效信息，而信息的合法接收者也能立刻察觉，直到一把新的密钥安全无误地被接收。这就是量子通讯的保密原理。打个比方说，如果科学家想要传输一个秘密给收信人，就要给收信人两样东西，钥匙和存放着物品的箱子。收信人只有同时收到密钥和箱子，才可以打开箱子取出里面的物品。根据量子叠加原理，密钥就是量子的多个分身，一旦被窃听，被测量，其他分身就会随机消失，科学家就会发现，于是这把钥匙被废掉，再寄一把，直到确保收信人拿到这把钥匙。然后呢科学家就选择普通方式寄出箱子就可以了，因为没有密钥别人是打不开这个箱子的。
　　

    量子通讯是迄今唯一被严格证明为无限安全的通讯方式。利用光量子电话网和平常打电话一样，却不用担心被窃听。因为量子通信“一次一密”：两个人通话期间，密码机每分每秒都在产生密码，一旦通话结束，这串密码就会立即失效，下一次通话绝对不会重复使用。它可以从根本上保障信息安全、保护人们的隐私。量子卫星的问世，突破了经典信息技术的瓶颈，对于保护公民和国家的信息安全至关重要，对发展下一代信息产业也有着深远影响。

        

                   量子卫星有什么作用
　　

    量子的信息携带者光子在光纤中传播短距离内可以完成，超过一定的距离限度则会失去信号，但光子在大气层中却可以传递几千公里，因此就需要卫星来协助。不仅如此，它还能作为地面上两个实验站的中介，使其形成区域通讯网络，量子卫星上天后，它发出一连串的单光子，由地面上的光学实验站所接收再进行解码，如果成功，就相当于完成了通讯。这样也是为了实现天地之间的量子保密通讯做准备，有望建成大范围的全球量子通讯网络。

    量子科学实验卫星的发射，表明中国正从经典信息技术的跟随者，转变成未来信息技术的并跑者乃至领跑者。发射成功后，量子卫星首席科学家、中国科学院院士、中国科学技术大学常务副校长、中国科协副主席潘建伟接受媒体采访时说，量子卫星“墨子号”成功运行，使我国在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信，构建天地一体化的量子保密通讯与科学实验体系。
　　

    据悉，按照规划，我国在2016年发射首颗量子通讯卫星，建设以4个量子通讯地面站和1个空间量子隐形传态实验站为核心的空间量子科学实验系统后，还将发射更多的量子通讯卫星。到2020年，我国量子通讯市场规模将达210亿元。

              量子卫星为何以《墨子》命名
　　

    墨子是我国春秋战国时墨家学派的创始人，很多人都曾经在中学的课本上学习过他“兼爱、非攻”的主张。这样一位古代思想家又怎么与现代量子科学实验卫星产生了交集呢？
　　

    其实，墨子一直被称为“科圣”、“中国科学家始祖”，其著作流传至今的，有《墨子》53篇。《墨子》包含神学、政治学、经济学、教育学、伦理学、哲学、军事学、逻辑学、物理学、数学等跨门类多学科知识，堪称“百科全书”，在彼时当世乃至后世很长一段时间内，都是绝无仅有的。
　　

    尽管《墨子》散佚已多，今人通过仅存篇章，仍可一窥代表古代中国科学最高水平的墨家科技成就及其科学思想。老一辈光学、科技史研究者钱临照对墨家经典著作《墨子》有过深入研究，发现其中有不少与现代科学知识相通的记载，在《经下》与《经说下》篇中便各有八条相关内容，称之为“光学八条”。如《经下》中的“二临鉴而立，景到，多而若少，说在寡区”，是说两个人站在镜子前面，影子相反，若大若小。原因在于镜面弯曲。又如《经说下》中的“光至，景亡；若在，尽古息”，是说光线照得到的地方，就不会有影子；如果光线一直存在，也就一直不会有影子。诸如此类。所以，用专业人士的说法，墨子是中国最早的光学家，也可以说是世界上最早的光学家，他早在2000多年前就设计了小孔成像的实验，发现了光线是沿直线传播的。他还很早就提出了类似于原子学说、惯性定律的概念，是后世光通讯、量子通讯最早的基础。著名科学史学者李约瑟将墨子的逻辑体系，列为世界上三大古老的逻辑体系之一。
　　

    以这位先贤来命名量子卫星，既有纪念之意，也体现出了中国的文化自信。

                   “量子”科普荐书
　　

    一般没有科学理论基础的人，也可以通过一些科普书籍来了解神奇的量子世界。
　　

    《上帝掷骰子吗——量子物理史话》：该书包含了对量子的起源以及相关科学家介绍、每种量子解释以及相关科学家介绍都恰到好处，而且对量子论的各种解释都有生动的比喻，也许不严谨，但十分适合普通人理解。
　　

    《画说量子论》：不大的一本小册子，有很多生动的插画，对于没学过量子论的读者，可以作为引起对量子论兴趣的启蒙。
　　

    《量子纠缠》、《量子宇宙》、《量子理论》《终极理论》是“量子物理学”系列图书：隶属“科学可以这样看”系列丛书。被业界定义为“门外汉都能看懂的高端科普读物”。   （文中信息源自《中国电视报》王茂华）