要解釋清楚量子科學實驗衛星的先進之處，需要很長的篇幅。在這裡，只給出一個簡短的說明：它是幹什麼的？以及，它為什麼能做到？也就是說，在技術上克服了什麼難題，別的國家還沒有做到？

墨子號有三大科學任務：衛星和地面之間的量子金鑰分發、量子隱形傳態和量子糾纏分發。

量子金鑰分發就是量子密碼術，是讓通訊雙方（在這裡就是墨子號衛星與地面接收站，如興隆站、德令哈站）透過一系列量子力學的操作，同時獲得一串隨機的01字串。由於量子力學的特性，可以保證雙方的這串隨機字串是相同的，不需要核對。然後用這串共同的隨機字串作金鑰，把明文加密，這樣的密文在數學上就是不可破譯的。

傳統密碼術中的“對稱密碼體制”是用信使（就像《紅燈記》中的李玉和）來傳輸金鑰，讓雙方都獲得同樣的金鑰。量子密碼術跟它相比，省去了信使，也就杜絕了信使被抓的風險。傳統密碼術中的“非對稱密碼體制”是不用信使，轉而依賴某些數學問題的困難性，把解密問題變成數學問題。量子密碼術跟它相比，杜絕了被計算技術進步的風險，因為量子密碼術的安全性是基於物理原理的，不是數學困難性。

量子隱形傳態是一種實驗方案，利用量子力學的特性，把一個體系的狀態傳給遠處的另一個體系。通俗地說，就是像《星際迷航》這種電影中的“傳送術”。目前離傳送人還很遠，實際能做的是傳送一個光子的狀態。

量子糾纏分發是產生一對處於“糾纏態”的光子，讓其中一個在地面，另一個在衛星上。糾纏是一種量子力學中特有的現象，在這裡不能詳細解釋。以量子糾纏分發為基礎，可以檢驗量子力學的基本原理。當然，到目前為止，每次檢驗的結果都是“量子力學是正確的”。

到2017年8月，墨子號的這三大科學任務都已圓滿實現。

以前光子的傳輸都透過光纖，現在什麼介質都不用，而且一個光脈衝只能發一個光子，這樣的“自由空間傳輸”能收到訊號嗎？

還有，衛星跟地面處於高速的相對運動之中，把雙方的探測器對準，是天地之間的“針尖對麥芒”，精度相當於“在五十公里以外把一枚一角硬幣扔進一列全速行駛的高鐵上的一個礦泉水瓶裡”（請一口氣唸完這個句子！）。

星軌背景下，墨子號量子衛星與興隆站用信標光對準，新華社拍攝

以這麼高的對準精度，接收弱得不能再弱的光訊號（量子密碼術要求一次只能發一個光子，所以真的不能再弱了，再弱就什麼都沒有了），這是多麼大的挑戰！

明知山有虎，偏向虎山行，墨子號把這些困難全都克服了。

墨子號是目前世界唯一的一顆實現了星地之間量子密碼術的衛星。日本也在發展衛星量子通訊技術，但由於對準的精度不夠，為了收到訊號，只能一次發一億個光子，所以根本不能做量子密碼術的實驗。跟日本對照，就知道中國的量子衛星有多先進了！

以所謂量子糾纏原理為基礎進行所謂密匙分發的墨子號衛星，唯一的功能就是檢驗一個人的智商高低！重述三次: 它是智商檢測專用衛星！它是智商檢測專用衛星！它是智商檢測專用衛星！

只有缺少中學與高等教育、不知角動量為何物之人，才會鼓吹與相信世界存在量子糾纏，也只有喝醉之人，才會相信單個光子可以穿越一千多公里大氣層準確無誤地到達地面接收站完成密匙分發！

一句話回答，就是光子在大氣環境中傳播極易衰減，而在真空中不易衰減，透過太空中的量子衛星來傳播，可以輕易在上千公里的城市之間傳播。

大氣隨著高度增加，空氣也會變得更加稀薄。所以，地表10公里的空氣密度，基本相當於從地球到外層空間幾十公里距離的空氣密度。“地面上20 公里的傳送距離，就表明光子可以在地表與外層空間衛星間打一個來回。”這也就意味著量子資訊可以透過衛星在不同地區，甚至國家間傳遞。 這樣一顆衛星就把本來只能傳播20多公里的能力一下提升到幾千公里。