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在天宫二号空间实验室将进行的一系列试验中有一项与量子通讯有关，那就是由九三学社中央常委、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潘建伟领衔团队上载的量子通信的核心环节——量子密钥传输分发试验。这也是世界上首次天地之间的量子密钥传输分发试验。

天宫二号空间实验室发射升空后，一张神秘的照片在互联网上披露出来。这个被网友们称为带着“星球大战即视感”的照片，其实正是天宫二号上进行量子通讯试验的设备进行测试时留下的。

潘建伟表示，天宫二号空间实验室和地面的光学天线建立一个量子密钥分发，天上的一些单光子往下传输，然后通过一个信道上下互通，可以产生一组原理上是无条件安全的密钥，可以用这种密钥进行对信息进行加密。在量子通信中，光量子承载的只是密钥。通俗地说，如果我们把需要传输的信息比作一个带锁的包裹，光量子携带的密钥信息就是开锁的钥匙。这些钥匙由量子力学原理产生，窃取无用，又无法复制，更不能通过计算破解，真正做到了万无一失。

虽然量子密钥具有这么好的安全性，但要实现它的传递，特别是在天宫二号和地面站之间的天地传送，难度却特别高。从高速飞行的天宫二号上把激光注入地面站，就好比在飞机上，往地面上的存钱罐扔进去一个硬币，这就要求光线的发射和接收双方要对得出奇的准。而且，常理来说，想让远处的人看见自己手里的灯，你就应该把灯调的尽可能亮，可量子通信不行，因为它使用的是弱到不能再弱的单个光子。抓到了这微弱的单个光子，还不是所有挑战的终结。接下来，还要给这些光子排好队，认好身份。正是因为天地之间的量子秘钥分发有如此多的挑战，所以也让天宫二号在太空中的试验任务充满了悬念。完成这样的试验，将标志着中国科学家在量子通信实用化的路上，又迈出了全新一步。