加密者和竊聽者之間的軍備競賽永無止境。在努力為信息保密這一方，如今有許多人押注量子力學能夠幫助他們——這一理論主要描述微觀粒子的運動規律。他們尤其認為一種叫做量子糾纏的現象或許可以提供一條絕對可靠的途徑，用以判斷信息是否曾遭第三方攔截。根據量子理論，這類攔截必定會以可識別的方式改變被攔截的信息，從而令信息的接收端認識到信息是不安全的。這種現象基於一個令人吃驚但確切的事實：無論相距多遠，同時生成、屬性完全相同的粒子會形成糾纏態，其中一方狀態的改變必將導致另一方狀態相應改變。
已經有幾個國家的研究人員嘗試了量子加密的構想並取得了一些成果。他們通過在光纖或空氣中傳輸光來發送糾纏量子信息。但這種方式有一個問題：信號會被傳播它的媒介吸收。比如，量子信號能在光纖中傳送的最遠距離約為100公裡。要傳得再遠些就需要發明量子中繼器——一種能安全地接收、存儲並重新發送量子信息的設備。這樣的中繼器在理論上可行，但技術上太過複雜，因而在現實中仍不可能實現。
一個替代方案是在太空真空環境中傳送糾纏光子，那裡沒有任何東西會吸收它們。這就需要通過衛星來傳送了。很長時間裡，人們並不清楚是否能做到這一點而仍然保持光子的糾纏態。但現在已經明確了——位於合肥的中國科學技術大學的物理學家潘建偉近年開展的實驗已經證明這是可能的。
2016年8月，世界首顆量子通信衛星「墨子號」成功發射，令上述實驗成為可能。「墨子號」（以公元前五世紀研究光學的中國哲學家墨子命名）如今在距地球500公裡的太空軌道上運行。潘博士及其同事用這顆衛星來測試創建一個全球量子通信網絡所需的協議。
他們於今年6月發表的首個研究顯示，從「墨子號」發送至兩個地面站的糾纏光子仍保持糾纏態，即便兩個地面站相隔1200公裡之遙。這項實驗取得成功後，他們嘗試利用量子糾纏態從地面向太空軌道「隱形傳輸」信息。之所以稱之為信息的「隱形傳輸」，是因為並沒有任何有形的東西從一處傳到另一處。在這個過程中，發送端改變了一對糾纏光子中由它控制的那個光子的量子態，接收端隨即觀察到自己控制的另一個光子發生了同樣的改變。只要傳輸的兩端事先商定一套信息編碼，在連續傳輸的光子上發生一系列這樣的變化就能傳輸信息了。
為儘可能地減少傳輸途中接觸到的大氣，從而減小信號中斷的風險，潘博士和他的團隊將這項實驗中的地面站設在了西藏西南部海拔5100米的阿里地區。他們將一對糾纏光子中的一個發射到「墨子號」上，將另一個留在地面。而後用第三個光子來和地面上的那個光子製備出糾纏態，檢測這如何改變了地面光子的偏振，以及衛星上光子的偏振。於7月發表的實驗結果顯示，兩個光子確實都相繼改變了。這樣，研究團隊成功地將信息從地面隱形傳輸到了衛星上。
在同樣發表於7月的第三項研究中，潘博士演示了「墨子號」能將量子密鑰這種有用信息發送到位於北京附近的興隆地面站。這類密鑰的傳送對量子密碼技術至關重要。量子密鑰是長串光子的量子態。信息接收端可以使用一個量子密鑰來解密用該密鑰加密的信息。
量子加密的安全性基於這樣一個事實：竊聽者在觀察傳送的信息時會破壞量子糾纏態。它是思想實驗「薛丁格的貓」的現實版：箱子中的貓既是死的也是活的，直到有人打開箱子一探究竟，它才變成或生或死的確定狀態。雖然單個光子的接收端不會注意到糾纏態被破壞，對一系列光子狀態的影響將在統計數據上顯現出來，提醒接收端傳輸線路不安全。
這第三次對「墨子號」能力的展示為接下來又一項成功的嘗試鋪平了道路。研究團隊在興隆站和距其2500公裡、位於中國最西部省份新疆的南山地面站之間分享了一個密鑰。「墨子號」在經過興隆上空時向其發送一串成對糾纏的光子中的一半，而後繼續搭載剩餘的另一半沿軌道飛行，直至兩小時後經過南山的上空。
下個階段的計劃是發射一顆量子通信衛星到比「墨子號」更高的軌道上，將在五年左右實現。潘博士設想的高度是兩萬公裡，這將使衛星能同時和地球表面大得多的區域展開通信，讓他能測試打造一個實用的量子通信網絡的可行性。他還希望能在將於2022年建成的中國太空站上裝設實驗性的量子通信設備。在空間站裝載這套設備將意味著它能由人類操作員維護和升級，這會成為一個罕見的例子——由空間站的工作人員來執行一些無法由機器人輕易完成的任務。假如這一切進展順利，最終目標是發射一系列衛星到地球同步軌道上，環繞覆蓋全世界。
潘博士和他的同事們尤其想通過日後的實驗解答一個問題：量子糾纏是否受引力場的變化影響？這可以通過將處於軌道弱重力環境中的光子，與它被送到地球上的量子糾纏對象做比對來實現。他也想探究量子糾纏背後的物理原理，尤其是一個糾纏態粒子是如何「得知」其遙遠的糾纏對象改變後的結果的？這將是諾貝爾獎級別的成就了。眾所周知，愛因斯坦把量子糾纏現象稱作「鬼魅般的超距作用」，潘博士正在努力驅魔。■