墨子号量子科学实验卫星是中科院空间科学战略性先导科技专项于2011年首批确定的五颗科学实验卫星之一,旨在建立卫星与地面远距离量子科学实验平台,并在此平台上完成空间大尺度量子科学实验,以期取得量子力学基础物理研究重大突破和一系列具有国际显示度的科学成果,并使量子通信技术的应用突破距离的限制,向更深的层次发展,促进广域乃至全球范围量子通信的最终实现。同时,该项目将为广域量子通信各种关键技术和器件的持续创新以及工程化问题提供一流的测试和应用平台,促进空间光跟瞄、空间微弱光探测、空地高精度时间同步、小卫星平台高精度姿态机动、高速单光子探测等技术的发展,形成自主的核心知识产权。
墨子号量子科学实验卫星专项将研制及发射1颗量子科学实验卫星,研制生产一发长征二号丁运载火箭,在酒泉卫星发射中心将卫星发射至高度为500 公里的预定轨道,同时建设以4 个量子通信地面站和1 个空间量子隐形传态实验站为核心的天地一体化量子科学实验系统,完成一系列具有国际领先水平的科学实验任务。
墨子号量子科学实验卫星专项的主要科学目标为:进行星地高速量子密钥分发实验,并在此基础上进行广域量子密钥网络实验,以期在空间量子通信实用化方面取得重大突破;在空间尺度进行量子纠缠分发和量子隐形传态实验,开展空间尺度量子力学完备性检验的实验研究。
卫星系统负责卫星平台和有效载荷的研发,载荷包括量子密钥通信机、量子纠缠发射机、量子纠缠源和量子实验控制与处理机。
科学应用系统负责整个量子科学实验卫星工程科学实验计划的制订、科学实验的实施、科学数据和应用的处理传输存储管理与发布,其系统配置为:1 个中心――合肥量子科学实验中心,4 个站――南山、德令哈、兴隆、丽江量子通信地面站,1 个平台―― 阿里量子隐形传态实验平台。