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在全球的量子通信竞赛中，中国虽然并不是起步最早的，但是在中国科学院院士潘建伟等众多科研人员的不懈努力下，中国在量子通信领域已经实现“弯道超车”，并成为首个将量子科学实验卫星送入太空的国家。
2016年8月16日凌晨，被命名为“墨子号”的量子科学实验卫星开启星际之旅。它承载着率先探索星地量子通信可能性的使命，并将首次在空间尺度验证量子理论的真实性。
早在1997年，还是博士研究生的潘建伟以第二作者身份发表了题为《实验量子隐形传态》的论文，被公认为量子信息实验领域的开山之作。
从那一年开始，潘建伟每年都利用假期回到中国科大讲学，通过各种渠道和国内的前辈们一起为我国在量子信息领域的发展提出建议，并带动一批研究人员进入这一领域，希望祖国能很快跟上这个新兴科技领域的发展步伐。
2001年，潘建伟回到中国科大，在中科院、国家自然科学基金委和科技部等主管部门的经费支持下，开始筹建实验室，组建研究团队。2004年，潘建伟研究组在国际上首次实现五光子纠缠和终端开放的量子态隐形传输。《自然》杂志发表了这一成果，并称赞他们“完成了一次壮举”。该成果同时入选欧洲英国物理学会和美国物理学会年度国际物理学重大进展，这是中国科学家的“第一次”。
两年之后，潘建伟提出卫星量子通信这一在国际上没有先例的设想。中科院力排众议，支持潘建伟团队先期开展地面验证试验。经过数年的努力，当各项关键技术的积累已比较充分时，中科院迅速决策，于2011年在国际上率先启动了量子科学实验卫星战略性先导科技专项。
为了推进量子科学实验卫星的研制，中科院统筹协调了上海技术物理研究所、微小卫星创新研究院、光电技术研究所、国家天文台、紫金山天文台、国家空间科学中心等院内相关优势研究力量，与中国科大一起协同攻关，为此后“墨子号”量子科学实验卫星的率先成功实施奠定了基础。
随着“墨子号”量子科学实验卫星发射成功，量子卫星在国际上率先实现了千公里级星地双向量子纠缠分发、星地高速量子密钥分发、地星量子隐形传态三大科学目标，我国在量子通信领域跻身国际领先地位。
2017年5月3日，潘建伟团队宣布，在国际领先的多光子糾缠操纵技术的基础上，利用高品质量子点单光子源，构建了世界首台针对特定问题的计算能力超越早期经典计算机的光量子计算原型机。
2017年9月29日，世界首条远距离量子保密通信骨干网线“京沪干线”正式开通。“京沪干线”已在金融、电力等领域初步开展了应用示范并为量子通信的标准制定积累了宝贵经验。结合“京沪干线”与“墨子号”的天地链路，中科院与奥地利科学院进行了世界首次洲际量子保密通信视频通话。这不是一次普通的视频通话，由于使用了量子保密通信技术，这一视频通话是不可能被窃听的。
当初只想建一个实验室的潘建伟，用自己的科研成果惊艳了世界。“什么是我的梦想？我认为，梦想不是你想要得到什么，而是你发现一个很美妙的事情，你想去做。”潘建伟说，“我的梦想就是沿着这条路走下去，尽力把量子信息做到极致。”