潘建伟团队早在2003年就提出了利用卫星实现远距离量子纠缠分发的方案，随后于2005年在国际上首次实现了水平距离13公里的自由空间双向量子纠缠分发。2010年，该团队又在国际上首次实现了基于量子纠缠分发的16公里量子态隐形传输。
2011年底，中科院战略性先导科技专项“量子科学实验卫星”正式立项。2012年，潘建伟领导的团队在青海湖实现了首个百公里的双向量子纠缠分发和量子隐形传态，充分验证了利用卫星实现量子通信的可行性。
潘建伟教授及其同事彭承志等组成的研究团队，联合中科院上海技术物理研究所王建宇研究组、微小卫星创新研究院、光电技术研究所、国家天文台、紫金山天文台、国家空间科学中心等经过艰苦攻关，克服种种困难，最终研制成功了“墨子号”量子科学实验卫星。卫星于2016年8月16日在酒泉卫星发射中心发射升空。星地量子纠缠分发是卫星的三大科学实验任务之一。
据介绍，“墨子号”卫星过境时，同时与青海德令哈站和云南丽江站两个地面站建立光链路，量子纠缠光子对从卫星到两个地面站的总距离平均达2000公里。卫星上的纠缠源载荷每秒产生800万个纠缠光子对，建立光链路可以以每秒1对的速度在地面超过1200公里的两个站之间建立量子纠缠，该量子纠缠的传输衰减仅仅是同样长度最低损耗地面光纤的一万亿分之一。(www.xing528.com)
▲ 青海德令哈量子卫星地面站的光学望远镜（新华社记者 冀泽摄）
量子卫星工程常务副总师兼卫星总指挥王建宇说，这项天地实验非常困难，量子卫星上的光轴与地面望远镜光轴要严格对准，用一个形象的比喻就是针尖对麦芒。卫星的对准精度高于普通卫星的10倍，实验才能顺利展开。真正的问题在于，这颗卫星将在人们的头顶以约8公里／秒的速度飞驰，地面观测站每次只能持续跟踪几分钟。
王建宇说：“卫星的对准精度就好比我们在一万米高空的飞机上，向地面扔一个一个硬币，要准确投入储蓄罐狭长的投币口内，而储蓄罐还在慢慢旋转中；或者说从上海发射一束光，要瞄准北京任何一扇窗户，指哪打哪。而卫星的探测灵敏度也是国际上最高的，相当于在月球划一根火柴，在地球上都能看到。”
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