2016年8月16日凌晨，“墨子号”量子卫星被长征二号丁运载火箭送入五百公里高的轨道。这颗重达六百多公斤的卫星，原本设计寿命只有两年，却一再延长服役时间，最后竟然在天上待了将近十年的时间。
完成三大科学目标后，“墨子号”继续开展拓展实验，同时还发挥着科普的功能，直到轨道逐渐降低，在今年1月的时候，“墨子号”重新回到了大气层。在最后的时刻，它化作一颗流星划过天边，也许恰好被某个人看到，顺手许下一个愿望。没有直播，也没有发射时的倒计时，相比十年前升空时的万众瞩目，这一次它的谢幕显得格外安静。
给卫星起了个古人的名字
墨子，战国时期的哲学家，墨家学派的创始人。他和儒家并称"显学"，是先秦最重要的思想家之一。
"墨子号"卫星用他的名字，不是因为他是个思想家，而是因为——墨子是世界上第一个做"小孔成像"实验的人。
《墨子》中有一段记载，墨子观察光线通过小孔形成倒像的现象，并做了记录，这是人类历史上关于光学成像最早的实验记载之一。也就是说，两千多年前，墨子就已经在探索"光"的奥秘了。
而量子科学实验卫星，研究的恰恰是光的量子特性，它是全球首颗量子科学实验卫星。用"墨子"来命名这颗卫星，是在向两千年前那个探索光的人致敬。
把实验送上天
1935年，爱因斯坦和两位同事发表了一篇论文，标题是一句问话：《量子力学对物理实在的描述可以被认为是完备的吗？》他们讨论的是后来被称为量子纠缠的现象。两个粒子一旦处于纠缠状态，即使相隔很远，对其中一个进行测量，也会立刻确定另一个的状态。
此后，科学家们做了一次次实验来支持量子力学，但一个局限始终存在：地面上的量子纠缠分发实验，距离大多停留在百公里量级。随着距离越来越远，量子纠缠是否仍然能够被观察和验证？想把距离继续拉长，首先要解决光子的损耗，但是光子在地面光纤中传播距离越远，损耗就越严重。既然地面上越来越难走了，那就不如换条路——上天！
2017年6月，青海德令哈和云南丽江的两台望远镜同时抬起头，等待“墨子号”从夜空中经过。两个地面站相距1203公里，光子从卫星到两地走过的总路程平均约为两千公里。可穿过大气、跨过这样的距离之后，最终能够被两边同时接收到的，平均每秒只有一对。800万对，最后接住一对。这是当时人类在最大空间尺度上完成的量子纠缠检验。
当然，“墨子号”做的不止这一件事，它还完成了星地量子密钥分发和地星量子隐形传态，人类第一次在地球尺度上验证量子通信。简单来说，量子通信利用量子纠缠的特性，可以实现"绝对安全"的通信——任何窃听行为都会破坏量子态，从而被通信双方立刻发现，这是传统加密方式做不到的。中国在量子通信领域，从此站在了世界最前沿。
今年1月，“墨子号”在大气层中安静地燃尽。给卫星起名墨子，是向两千年前的好奇心致敬；把好奇心做成卫星，是一个民族把浪漫变成了实力。
来源/中国科学院、墨子沙龙等
编辑/谢辰
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