墨子號的全稱是“量子科學實驗衛(wèi)星”，顧名思義，以科學實驗為主要任務(wù)。在地面，我國量子通信的光纖城域網(wǎng)已經(jīng)趨于成熟，創(chuàng)造了量子密鑰分發(fā)安全距離達到404公里的世界記錄。為了將量子通信在更遠的距離上應(yīng)用，有三種方式可以選擇，一種是利用量子中繼，一種是利用可信中繼，另一種就是利用自由空間信道，即量子衛(wèi)星。我國科學家已經(jīng)在量子中繼的核心——量子存儲器上獲得了世界上綜合性能最好的結(jié)果，但是量子中繼離實用化還有一段距離，它的難度堪比量子計算機?？尚胖欣^技術(shù)比較實用化，基于此已經(jīng)建成了京滬干線。最后一個選擇，利用量子衛(wèi)星來建立量子通信網(wǎng)絡(luò)，可以在全球范圍內(nèi)覆蓋各類海島、遠洋船舶、駐外機構(gòu)等光纖難以或者無法到達的地方，保障我國在全球范圍的信息傳輸安全。

我國于2016年8月發(fā)射的“墨子號”量子科學實驗衛(wèi)星，在2017年星地量子密鑰分發(fā)的成碼率已達到10kbps量級，成功驗證了星地量子密鑰分發(fā)的可行性。目前經(jīng)過系統(tǒng)優(yōu)化，密鑰分發(fā)成碼率已能夠達到100kbps量級，具備了初步的實用價值。因此很多部門希望能夠?qū)⑿堑孛荑€分發(fā)應(yīng)用于其現(xiàn)有的加密體系中，進一步提升信息傳輸?shù)陌踩?。同時，我國科學家也在針對“墨子號”存在的問題，深入的進行關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，有望在未來突破地影區(qū)的限制，實現(xiàn)全天時量子密鑰分發(fā)，進一步提升量子密鑰分發(fā)的速率、降低設(shè)備成本、提高設(shè)備可靠性，為未來量子密鑰分發(fā)大規(guī)模應(yīng)用奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

“墨子號”還有非常重要的基礎(chǔ)科學目標，那就是開展量子物理基本問題檢驗：通過千公里量級的量子糾纏分發(fā)，能夠首次在空間尺度檢驗量子力學的非定域性，并利用量子糾纏在地面和衛(wèi)星之間實現(xiàn)量子隱形傳態(tài)。2017年“墨子號”已經(jīng)圓滿完成了這兩個目標。這兩項科學成果使得人類首次具有在空間尺度開展量子科學實驗的能力，為未來在外太空開展廣義相對論、量子引力等物理學基本原理的檢驗做好了必要的技術(shù)準備，成為我國在基礎(chǔ)物理學領(lǐng)域?qū)κ澜绲囊豁椫匾暙I。

同時還有望進一步推動空間科學的發(fā)展，如美國物理學家Paul Kwiat在“墨子號”發(fā)射之前所展望的，利用空間量子隱形傳態(tài)、遠距離時頻傳遞等技術(shù)有望將分布在全球各個地方的望遠鏡整合在一起進行聯(lián)合測量，從而構(gòu)成一個有效口徑約地球大小的超級望遠鏡，“這樣的望遠鏡其理論分辨率將能夠看清木星衛(wèi)星上的車牌”（……“You could not just see planets，” says Kwiat， “but in principle read licence plates on Jupiter’s moons.”）