這種神奇情景之所以會實現，源於量子自身匪夷所思的物理特性，是微觀世界裡最小的、不可分割的基本單位。量子具有多種神奇的特性，量子糾纏就是其中之一，被愛因斯坦稱為“鬼魅般的超距作用”。
上述青年專家表示，普通通信就像甲寫信給乙，若中間有人拿到信，只要一台複印機就可以完整獲得信件的內容。量子通信信息是寫在光子的狀態上，根據“量子測不准”原理，對信息的測量或者讀取必然會改變光子的狀態。因此，一旦被人偷看，量子的狀態自動發生變化，接受者也因此能察覺，而偷窺者也看不到原貌。而且，量子狀態有個不可克隆定理，偷窺者不能通過讀取製造同樣狀態的量子，所以無法偽造。
“墨子號”的主要科學目標之一，就是進行星地高速量子密鑰分發實驗，並在此基礎上進行廣域量子通信網絡實驗，以期在空間量子通信實用化方面取得重大突破。上述青年專家通俗地解釋了這項實驗的過程：從衛星上下發一連串單光子，地面光學實驗站接到信號之後進行解碼，如果成功，就相當於完成了通信。而如果在衛星的中繼之下，地面上的兩個實驗站能夠進行安全通信，那就可以組織通信網絡了。
在潘建偉團隊成員、中科院量子信息與量子科技前沿卓越創新中心陸朝陽教授看來，“墨子號”的實驗同樣是對量子力學既有理論的一次檢驗。在重力等條件發生很大變化的太空，同樣的量子力學實驗結果會不會有變化，是科學界非常關心的問題。“如果真的發生變化，那就打開了新的物理學的大門。”陸朝陽說。
首顆量子衛星
突破系列關鍵技術
前所未有的空地實驗，對我國自主研發的首顆量子衛星提出了極高要求。潘建偉表示，“墨子號”突破了一系列關鍵技術，包括高精度跟瞄、星地偏振態保持與基矢校正、星載量子糾纏源等。
金仲和介紹，這顆重量為640千克的衛星，屬於“小衛星”。個頭雖小，卻搭載了大量儀器設備。據了解，“墨子號”分為上下兩層，下層是電源、測控等常規衛星平台；上層是量子衛星的核心部件：量子密鑰通信機，主要負責發射作為密鑰的單個光子；量子糾纏源，主要負責生成呈糾纏狀態的成對光子；量子糾纏發射機，主要負責和量子密鑰通信機一起把呈糾纏狀態的兩個光子同時發射到兩個地面站；量子試驗控制與處理機，是實驗任務的控制和處理系統。
天上有衛星，地面也建設了科學應用系統，包括1個中心——合肥量子科學實驗中心；4個站——南山、德令哈、興隆、麗江量子通信地面站；1個平台——阿里量子隱形傳態實驗平台。
潘建偉說，衛星研製過程中，最困難的環節就是有效載荷，“攻克了許多技術難題才拿下”。
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