2003年，潘建偉研究小組開始研究自由空間量子通信，他們在實驗點制備出成對的糾纏光子，再利用兩個專門設計加工的發射望遠鏡將容易發散的細小光束“增肥”后向東西相距13公里的兩個實驗站送出，兩個接收端用同樣型號的望遠鏡收集。經過研究人員的種種努力，在如此遠距離的傳送中，雖有許多糾纏光子衰減，但仍有相當比例的“夫妻對”能存活下來并有旺盛的生命力，經單光子探測器檢測，分居東西兩地的光子“夫妻對”即使相距遙遠仍能保持相互糾纏狀態，攜帶信息的數量和質量能完全滿足基于衛星的全球化量子通信要求。在此基礎上，研究小組進一步利用分發的糾纏光源進行絕對安全的量子保密通信。13公里不僅是目前國際上自由空間糾纏光子分發的最遠距離，也是目前國際上沒有竊聽漏洞量子密鑰分發的最大距離。
2009年4月，潘建偉團隊在合肥市建立了世界上第一個光量子電話網，實現了“電話互聯互通、語音實時加密、安全牢不可破”的量子保密電話網絡系統。
2012年，中科院啟動了空間科學戰略性先導科技專項，計劃在2015年左右發射量子科學實驗衛星。潘建偉的導師塞林格教授專程來華兩次希望能合作參與這項工作。奧地利科學院與中國簽署了‘洲際量子密鑰分發’合作協議。[2]
2013年1月21日，中國科學院院長白春禮院士在北京表示，該院戰略性先導科技專項的空間科學專項方面，已經啟動硬X射線探測衛星、量子科學實驗衛星、暗物質探測衛星、返回式科學試驗衛星和夸父計劃衛星的工程研制。[3]
2016年3月7日，在這一領域鉆研20多年的全國政協委員、中科院院士潘建偉透we露，我國研制的世界首顆量子通信衛星有望在2016年7月發射，相應地，量子保密通信“京滬干線”，也將在2016年下半年全線開通。[4]
2016年8月15日，據量子科學實驗衛星工程首席科學家、中科院院士潘建偉透露，即將于近日發射的量子科學實驗衛星定名“墨子號”。
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