2021年12月24日15時，在天儀大廈10樓報告廳，中國科學技術大學任繼剛研究員應邀來中科院南京天文儀器有限公司作了題為《空間量子科學及工程需求》的學術報告。本次報告會由中科院南京天文儀器有限公司李海波總經理主持。
任繼剛，清華大學博士，中國科學技術大學博士后，中國科學技術大學合肥微尺度物質科學國家研究中心研究員。主要從事自由空間量子通訊研究，近年來在Nature、Science等國際權威學術期刊上發表40余篇研究論文。在中科院戰略先導性科技專項量子科學實驗衛星項目“墨子號”中擔任主任設計師，帶領團隊開展空間量子科學實驗。
圖1 學術報告場景圖
本次學術報告主要講述了空間量子通信的重要意義。量子密鑰分發是量子通信的重要研究內容，隨著計算能力的提升，經典密碼被破譯的可能性與日俱增。而量子密鑰分發通過量子態的傳輸，用戶共享無條件安全的密鑰，這是目前人類唯一已知的不可竊聽、不可破譯的無條件安全的通信方式。量子通信通常采用單光子作為物理載體，最為直接的方式是通過光纖或者近地面自由空間信道傳輸。但是，這兩種信道的損耗都隨著距離的增加而指數增加。利用外太空幾乎真空因而光信號損耗非常小的特點，通過衛星的輔助可以極大擴展量子通信距離。同時，由于衛星具有方便覆蓋整個地球的獨特優勢，是在全球尺度上實現超遠距離實用化量子密碼和量子網絡有希望的途徑。
圖2 量子密鑰分發原理圖
2004年該團隊在國際上首次實現了水平距離13公里（大于大氣層垂直厚度）的自由空間雙向量子糾纏分發，驗證了穿過大氣層進行量子通信的可行性。2012年，該團隊在青海湖實現了首個百公里的雙向量子糾纏分發和量子隱形傳態，充分驗證了利用衛星實現量子通信的可行性。隨后，該團隊經過艱苦攻關，于2016年8月16日在酒泉衛星發射中心發射了“墨子號”量子科學實驗衛星。在1200公里通信距離上，星地量子密鑰的傳輸效率比同等距離地面光纖信道高20個數量級（萬億億倍）。任教授還在報告中對我公司從2004年至今，針對空間量子科學不同階段的實驗，專門組織科研團隊為空間量子的地面實驗和地空實驗配套的大量高精度光學設備表示感謝，并高度贊揚了我公司所研制光學設備的優越性能。
圖3 空間量子科學的工程需求
任繼剛研究員的學術報告新穎有趣，引起了在場員工和師生們的廣泛討論和積極提問。
報告結束后，李海波總經理代表公司對任繼剛研究員表達了真摯的感謝，并對學術報告作如下總結發言：公司將以本次學術報告為契機，以開闊員工眼界為目的，繼續邀請國內外相關領域的專家學者來公司開展學術交流活動，深入開展校企合作，加速推進天文光學設備的產學研一體化協同；同時，中科院南京天文儀器有限公司作為國內唯一以研制大中型天文儀器為主，兼顧其它光機電、計算機技術一體化儀器的研制基地，會充分發揚高效率、高質量的優良傳統，公司全體員工將鉚足干勁、不懈奮斗，持續不斷的為國家量子通信、空間科學和天文事業的發展奉獻精品。
在熱烈的掌聲中，本次學術報告會圓滿結束。