“不被破解的加密技术，是人类的千年梦想。而所有依赖于计算复杂度的传统加密算法原则上都会被破解。”谈起发射量子卫星的科学设想源起，潘建伟这样感叹。

确实，在现代社会，信息安全面临的问题越来越严重。RSA 512密码1999年被破解；RSA 768密码2009年被破解；标准密码“配对密码”在2012年被破解；广泛应用于文件数字证书中的SHA-1算法2017年2月被谷歌破解。

人们怀疑，以人类的才智无法构造人类自身不可破解的密码。而量子力学的百年积累，却为信息安全做好了准备。

量子是构成物质的最基本单元，是能量的最基本携带者，不可分割。量子的各种态不能精确测量，也不能被精确复制。量子不可克隆和不可分割的特性，使得量子通信一旦被窃听就必然被发现。

与经典通信不同，量子密钥分发通过量子态的传输，在遥远两地的用户共享无条件安全的密钥，利用该密钥对信息进行一次一密的严格加密，这是目前人类唯一已知的不可窃听、不可破译的无条件安全的通信方式。量子通信的另一重要内容是量子隐形传态，它利用量子纠缠可以将物质的未知量子态精确传送到遥远地点，而不用传送物质本身。远距离量子隐形传态是实现分布式量子信息处理网络的基本单元。

量子通信通常采用单光子作为物理载体，最为直接的方式是通过光纤或者近地面自由空间信道传输。但是，这两种信道的损耗都随着距离增加而指数增加。由于量子不可克隆原理，量子通信的信号不能像经典通信那样被放大，这使得之前量子通信的世界纪录为百公里量级。根据数据测算，通过1200公里的光纤，即使有每秒百亿发射率的单光子源和完美的探测器，也需要数百万年才能建立一个比特的密钥。

因此，要实现安全、长距离、可实用化的量子通信，就必须利用外太空几乎真空因而光信号损耗非常小的特点，通过卫星辅助大大扩展量子通信的距离。同时，卫星具有方便覆盖整个地球的独特优势，因而成为在全球尺度上实现超远距离实用化量子密码和量子隐形传态最有希望的途径。

2003年，潘建伟团队提出了利用卫星实现星地间量子通信、构建覆盖全球量子保密通信网的方案，随后于2004年在国际上首次实现了水平距离13公里（大于大气层垂直厚度）的自由空间双向量子纠缠分发，验证了穿过大气层进行量子通信的可行性。2011年底，中科院战略性先导科技专项“量子科学实验卫星”正式立项。2012年，潘建伟领衔的中科院联合研究团队在青海湖实现了首个百公里的双向量子纠缠分发和量子隐形传态，充分验证了利用卫星实现量子通信的可行性。2013年，研究团队在青海湖实现了模拟星地相对运动和星地链路大损耗的量子密钥分发实验，全方位验证了卫星到地面的量子密钥分发的可行性。之后，该团队经过艰苦攻关，克服种种困难，最终成功研制了“墨子号”量子科学实验卫星。