2003年，潘建伟研究小组开始研究自由空间量子通信，他们在实验点制备出成对的纠缠光子，再利用两个专门设计加工的发射望远镜将容易发散的细小光束“增肥”后向东西相距13公里的两个实验站送出，两个接收端用同样型号的望远镜收集。经过研究人员的种种努力，在如此远距离的传送中，虽有许多纠缠光子衰减，但仍有相当比例的“夫妻对”能存活下来并有旺盛的生命力，经单光子探测器检测，分居东西两地的光子“夫妻对”即使相距遥远仍能保持相互纠缠状态，携带信息的数量和质量能完全满足基于卫星的全球化量子通信要求。在此基础上，研究小组进一步利用分发的纠缠光源进行绝对安全的量子保密通信。13公里不仅是目前国际上自由空间纠缠光子分发的最远距离，也是目前国际上没有窃听漏洞量子密钥分发的最大距离。
2009年4月，潘建伟团队在合肥市建立了世界上第一个光量子电话网，实现了“电话互联互通、语音实时加密、安全牢不可破”的量子保密电话网络系统。
2012年，中科院启动了空间科学战略性先导科技专项，计划在2015年左右发射量子科学实验卫星。潘建伟的导师塞林格教授专程来华两次希望能合作参与这项工作。奥地利科学院与中国签署了‘洲际量子密钥分发’合作协议。[2]
2013年1月21日，中国科学院院长白春礼院士在北京表示，该院战略性先导科技专项的空间科学专项方面，已经启动硬X射线探测卫星、量子科学实验卫星、暗物质探测卫星、返回式科学试验卫星和夸父计划卫星的工程研制。[3]
2016年3月7日，在这一领域钻研20多年的全国政协委员、中科院院士潘建伟透we露，我国研制的世界首颗量子通信卫星有望在2016年7月发射，相应地，量子保密通信“京沪干线”，也将在2016年下半年全线开通。[4]
2016年8月15日，据量子科学实验卫星工程首席科学家、中科院院士潘建伟透露，即将于近日发射的量子科学实验卫星定名“墨子号”。
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