量子力学主宰着神秘的微观世界，与相对论并称为现代物理学的两大支柱。从应用的角度来看，它直接催生了半导体、激光等一系列关键产业，改变了人类的生活。从科学的角度来看，量子叠加和量子纠缠的本质、量子力学与相对论能否融合等前沿基本问题研究让一代代科学家前赴后继。时至今日，科学家仍在为之不懈探索。2016年8月16日，“墨子号”发射升空，作为世界首颗量子科学实验卫星，它将人类对量子相关理论及技术的探索扩展到了空间尺度，也让我国在空间量子通信领域完成了从并跑到领跑的跨越。
本书共5章，第1章带领大家走进神奇的量子世界，介绍量子力学的发展历程及基本原理，为后续介绍“墨子号”的相关工作做铺垫；第2章讲述“墨子号”的诞生始末，重点介绍了科学家在地面做的一系列准备工作；第3章揭开“墨子号”的神秘面纱，前所未有地把“墨子号”的内部构成和工作原理详尽展示出来；第4章介绍“墨子号”的“好朋友”——地面站，以及它们合作完成的一系列重要科学实验；第5章着眼“墨子号”发射之后，梳理国际上的量子卫星发展前沿，以及我国对于空间量子科学实验的未来规划。
这是第一部系统、全面、细致介绍“墨子号”的图书，由打造“墨子号”的科学家团队和擅长科普的科技记者携手创作，用生动的语言讲述“墨子号”的相关知识，集科学性、知识性、趣味性于一体，适合对物理学和航天感兴趣的中小学生、大学生及大众读者阅读，有益于读者开阔视野、扩展知识面并培养科学兴趣。

印娟，中国科学技术大学教授，国家优秀青年科学基金获得者，“墨子号”量子科学实验卫星量子纠缠源载荷主任设计师。

第1章 神奇的量子世界
1.1 一群物理天才的头脑风暴
1.2 微观世界有本量子运行手册
1.3 怎么用量子信息技术进行通信？
第2章 世界首颗量子卫星的诞生
2.1 多国竞争：量子卫星蓄势待发
2.2 我国3组实验为量子科学实验卫星奠定基础
2.3 “墨子号”将梦想照进现实
第3章 揭开“墨子号”的神秘面纱
3.1 有效载荷：量子科学实验的核心
3.2 卫星平台：一体化设计满足有效载荷一切需求
3.3 在500km的太阳同步轨道上飞行
第4章 “墨子号”完成的那些重大实验
4.1 一起做实验的地面站小伙伴
4.2 用量子卫星实现“信息理论安全”的远距离保密通信
4.3 在星地尺度打破来自爱因斯坦的世纪质疑
4.4 地星量子隐形传态向终极梦想进击
4.5 利用卫星平台开展更多拓展研究
第5章 量子卫星未来时
5.1 备受关注的“墨子号”
5.2 量子国际前沿
5.3 中国：计划用“量子星座”覆盖地球
5.4 面向更广阔的未来

2016年8月16日，由中国
自主研制的“墨子号”量子科
学实验卫星（后续简称“墨
子号”）在酒泉卫星发射中
心发射升空。作为世界首颗
量子科学实验卫星，它创造
性地将量子相关理论及技术
研究搬上太空，承载了中国
乃至世界量子科学研究的期
望。
“墨子号”是基础物理研
究和航天工程两个领域的完
美结合，其研制历经了十余
年的攻关，实现了一系列领
先国际的创新性的关键技术
突破，获得了社会的广泛关
注和国际学术界的高度评价
。2016年年底，“墨子号”的
成功发射入选由中国科学院
、中国工程院主办，两院院
士评选的2016年“中国十大
科技进展新闻”，入选《自
然》杂志点评的年度国际重
大科学事件等。
发射升空，对量子科学
实验卫星而言只是征程的开
始。全球首次千公里级星地
量子纠缠分发、首次千公里
级星地量子密钥分发、首次
千公里级地星量子隐形传态
、首次洲际量子保密通话、
首个天地一体化量子通信网
络……在太空运行的6年多
时间里，“墨子号”取得的系
列成果赢得了巨大的国际声
誉，不断刷新量子科学研究
的世界纪录，这标志着中国
量子通信领域的研究在国际
上达到全面领先的优势地位
。
“墨子号”的成功发射引
发了国际上的跟跑，美国、
英国、加拿大、日本、印度
、新加坡、欧盟等国家和国
家集团纷纷提出要加速进行
空间量子科学布局，其中不
乏发射量子卫星、探索量子
互联网等。中国在占据先发
优势位置后积极谋划布局，
计划在5～10年内发射若干
低轨和中高轨量子科学实验
卫星，构建覆盖整个地球的
“量子星座”。届时，中国有
望率先建立下一代安全、高
效、自主、可控的信息技术
体系，并可以探索广义相对
论与量子力学融合、广域高
精度时频传递等面向更广阔
未来的前沿科学。
2022年诺贝尔物理学奖
授予阿兰·阿斯佩、约翰·F.
克劳泽和安东·蔡林格，表
彰他们在“纠缠光子实验、
验证违反贝尔不等式和开创
量子信息科学”方面所做出
的贡献。值得一提的是，本
书的主角“墨子号”也有幸参
与其中。在诺贝尔物理学奖
新闻发布会上，“墨子号”的
相关工作得到重点展示，正
是这些优秀的工作成果推动
量子信息由早期的梦想变成
现实。
为了向公众讲好中国量
子科技发展的故事，展示中
国物理及航天事业取得的举
世瞩目的成就，本书编写组
编写了“国之重器”丛书“星
耀中国”系列之《星耀中国
：我们的量子科学卫星》。
期望本书的出版，可以更好
地促进中国量子科学的研究
，同时帮助社会各界进一步
了解中国量子科技的发展，
激励有志于从事物理或航天
事业的青年才俊，为建设科
技强国和航天强国做出贡献
。
本书在编写过程中得到
了中国科学技术大学、中国
科学院上海技术物理研究所
、中国科学院微小卫星创新
研究院、新华通讯社、人民
邮电出版社等单位的数十位
专家和学者的大力支持，在
此表示衷心感谢！