46歲的“學霸”科學家潘建偉近期再度受關注，是因為我國發射的世界上首顆量子科學實驗衛星“墨子號”。預計在11月中旬，這顆衛星將完成全部在軌測試工作，開始國際前沿量子科學實驗。潘建偉正是這顆量子衛星的首席科學家。

　　在11月5日舉行的“2016年中國科技傳播論壇”上，潘建偉表示，將用15年左右時間，構建天地一體的有量子通信安全保障的未來互聯網，即量子互聯網。他說，“量子稱霸”為時不遠。

　　潘建偉個子不高，平時穿著一件舊襯衫，一雙布鞋。

　　2016年8月16日凌晨1時40分，我國首顆量子科學試驗衛星發射成功。在全程觀摩完發射后，46歲的潘建偉激動得像個孩子，緊緊擁抱著團隊的其他人，眼淚都快掉下來了。

　　量子衛星

　　中國“驚艷”世界

　　雖然量子衛星只是一個體重640千克的小個子，但為這一刻，潘建偉等了13年。

　　中國成功發射量子衛星的消息也在全球引起轟動。潘建偉的老師、量子通信領域的權威、維也納大學物理學教授塞林格也在酒泉衛星發射中心觀看了發射。塞林格認為，量子衛星的發射將量子通信提高到一個新的水平。

　　著名的“薛定諤的貓”是這樣描述量子力學的：盒子里有只貓，在日常生活中它要么處于活的狀態，要么處于死的狀態;但在微觀量子世界里，這只貓會同時處于生和死兩個狀態的疊加。

　　而潘建偉告訴記者，我們所處的世界由很多基本元素顆粒組成。當太陽光照過來時，這束光是由一顆顆小顆粒組成，這種小顆粒就叫光子。光子是光的最小組成單元，具有不可分割性。光子在真空中傳播時有一種特性——偏振。它會沿著水平方向和垂直方向振動。這兩種光子的振動狀態分別用0和1表示。根據量子力學的原理，在尚未被觀察時，光子的狀態并不知道是0或是1。如果你嘗試去觀察它，就會對它有干擾，光子狀態會被破壞，所以這種振動態是無法被精確復制的。

　　量子通信的絕對安全性正是基于這個原理。潘建偉解釋說，傳統的通信加密需要使用一連串數字組成的密鑰確保安全，但在傳輸過程中若被竊聽，就可能被破譯。而量子密鑰具有不可克隆的特質，基于量子力學的測不準原理，如果密鑰在傳輸過程中遭遇竊聽，收發雙方就會知道，從而放棄使用不安全的密鑰。在歐洲和美國，基于光纖的量子密鑰分配網絡已經大規模應用。

　　量子通信

　　防止斯諾登和黑客

　　說到量子通信的前景，潘建偉來了勁。

　　他舉例說，“如果我們帶著一個保險箱去北京開會，而保險箱的鑰匙落在合肥了，在合肥的同事可以通過量子隱形傳輸，將鑰匙的每一個特征都精確傳送到北京，而在此過程中他并不掌握這把鑰匙的任何信息。”

　　前幾年爆發出來的斯諾登事件，讓潘建偉更感覺到開發量子通信的緊迫性。“不能再等了。斯諾登事件表明，傳統的光纖傳輸，黑客可以進行無感竊聽。”此后，潘建偉對量子通信愈發癡迷。

　　他曾經對中科大的老校長朱清時說：“只要是什么時候能把為什么會有量子糾纏搞明白的話，我馬上就可以死，沒有問題的。但現在可能還搞不清楚，所以我就想活得長一點，我想把它搞明白。”

　　衛星精度

　　萬米高空定點投幣

　　量子衛星研制的13年，潘建偉形容是“從絕望中尋找希望”的過程。比如，量子密鑰通信機和量子糾纏發射機是量子衛星對地直接進行量子通信的設備，最重要的就是與地面站的精確對準。衛星的運動速度大約是8公里/秒，要和地面望遠鏡的光軸精確對準，用一個形象的比喻就是針尖對麥芒：衛星的對準精度就好比在一萬米高空的飛機上，向地面扔一個一個硬幣，要準確投入儲蓄罐狹長的投幣口內，而儲蓄罐還在慢慢旋轉中。只要有一點偏差，信息傳輸就會功虧一簣。

　　生活應用

　　量子芯片可防盜刷

　　“有國外同行把量子衛星比喻為前蘇聯的‘伴侶號’衛星，那是人類第一顆人造衛星，所以‘墨子號’的開創性不言而喻。”潘建偉自豪地說。

　　量子通信與普通老百姓的生活有關嗎?他介紹說，中國力爭到2030年左右率先建成全球化的廣域量子保密通信網絡，并在此基礎上，構建信息充分安全的“量子互聯網”。開始可能國防安全用得比較多，如果這個秘鑰好用的話，馬上緊接而來的可能是金融領域，因為他們有一些保密性特別強的數據，需要這個技術。當然再過幾年成本低下來之后，每個老百姓的手機、銀行賬號里也可以用這種方法來進行保密。

　　他甚至給出了一個量子通信技術普及的時間表：5年左右很多機要部門開始用，10年左右金融業、銀行等大機構開始使用，15年的時間或許走進千家萬戶。屆時，每個人的家里只要裝上一個量子加密芯片，那么，銀行轉款、電子賬戶等涉密操作，都不用擔心被盜用或者攻擊。

　　也許就在不遠的將來，量子通信技術將如同手機、電腦一般，走入尋常百姓家。