“濟南一號”上天，量子通信邁出又一大步

2016年8月16日，世界首顆量子科學實驗衛星墨子號發射升空。墨子號上天肩負著三大科學實驗任務：星地間高速量子密鑰分發實驗；星地間量子糾纏分發檢驗貝爾不等式；星地量子隱形傳態。這三大任務在墨子號升空一年的時間里就已圓滿完成，之后墨子號還完成了洲際量子密鑰分發、基于糾纏的無中繼量子密鑰分發等一系列實驗。設計壽命只有兩年的墨子號目前依然在太空中服役。

墨子號只是一顆實驗衛星，由于在太空中需要避開太陽光的干擾，墨子號的軌道高度設計為500千米，只能在夜晚過境期間進行科學實驗。要想建立天地一體的廣域量子通信網絡體系，只有一顆墨子號肯定是不可以的，并且技術路線也要做適當調整。

7月27日，“濟南一號”微納衛星在酒泉衛星發射基地發射升空，這是世界首顆用于量子密鑰分發終端的微納衛星。濟南一號總質量98千克，和墨子號的631千克相比，濟南一號個頭明顯偏小。同時其軌道更低，也就預示著研發成本更低。這些特征釋放出明顯的商用信號，也預示著濟南一號不會是一顆星在戰斗。

衛星的軌道更低，意味著衛星可能會在幾年后自行墜入大氣層燒毀。這樣的衛星設計壽命不會很長，研發及維護成本較低。同時舊衛星的淘汰更有利于將新技術應用到新的衛星上。另外在經典信道方面，墨子號采用的是微波信道，信道資源有限，成碼效率很低。濟南一號的信道電磁波頻率是墨子號的6倍，產生密鑰的效率更高，同時借助地面上的小型站點就可以實現實時成碼。

濟南一號的上天無疑是邁出了量子通信商業化道路上的堅實一大步。濟南一號這顆衛星的命名也應該有含義的，有一號意味著還會有二號、三號等，有濟南意味著可能還會有合肥、上海等。一個完整的量子通信網絡體系可以從濟南一號上窺見雛形。量子衛星在白天高噪音背景下的密鑰傳輸也早有研究并取得過重大進展，相信由高、中、低軌道量子通信衛星及地面站組建起的全球化的廣域量子通信網絡體系會在不久的將來投入到應用中。目前世界上越來越多的大國加強了對量子通信、量子計算的投入和研究，處在量子通信領跑位置的中國不能有所松懈。