首顆量子通信衛星以我國古代科學家墨子的名字來命名。墨子最早通過小孔成像實驗發現了光是直線傳播的原理，他還提出了某種意義上的粒子論。光量子學實驗衛星以科學先賢墨子來命名，紀念他在物理光學起步上的開創性成就。

「墨子號」應該可以算作通訊衛星當中的一種。和傳統的通訊衛星直接傳遞信息不同，「墨子號」的工作不是傳遞信息本身，而是分配「金鑰」——解碼加密信息的「鑰匙」。這把金鑰的加密性能，比歷史上人類使用過的所有密碼本、阿蘭·圖靈破譯的Enigma密碼、Touch-ID、 「兩步驗證」甚至PGP系統（Pretty Good Privacy的縮寫，一種旨在為在線通信系統提供隱私性、安全性和身份驗證保護的加密軟件）還要高，可以說不在一個級別上。它利用了量子科學無比浪漫的基本原理：兩顆糾纏的光子被拆散之後，無論相距多遠總會心靈感應，一個形態發生變化，另一個會像鏡子一樣同步變化。光子組成了金鑰，「墨子號」就是向地面發射光子的衛星——一顆量子金鑰分發衛星。

主要應用目標是通過衛星和地面站之間的量子金鑰分發，實現星地量子保密通信，並通過衛星中轉實現可覆蓋全球的量子保密通信。該項技術突破不僅使得中國具備了對光纖無法覆蓋的地區——如我國的南海諸島、駐外使領館、遠洋艦艇等——直接提供高安全等級量子通信保障的能力，並為未來構建覆蓋全球的天地一體化量子保密通信網絡提供可靠的技術支撐。同時，中國和奧地利之間通過「墨子」號量子衞星在國際上首次成功實現了距離達7600公里的洲際量子密鑰分發，並利用共享密鑰實現了加密數據傳輸和視頻通信，標誌着天地一體化廣域量子通信網絡雛形已經形成。

量子保密通信，能夠從三個方面保障信息安全。第一，發送者和接收者之間的信息交互是安全的，不會被竊聽或盜取。第二，「主僕」身份能夠自動確認，只有主人才能夠使喚「僕人」，而其他人無法指揮「僕人」。第三，一旦發送者和接收者之間的傳遞口令被惡意篡改，使用者會立刻知曉，從而重新發送和接收指令。

研究團隊主要是中國科學家潘建偉院士領導的中國科學院聯合團隊。2005年，該領域領軍人物潘建偉及其團隊實現了13公里自由空間量子糾纏和金鑰分發實驗，證明光子穿透大氣層後，其量子態能夠有效保持，從而驗證了星地量子通信的可行性。近幾年開展的一系列後續實驗都為發射量子衛星奠定了技術基礎。這樣一來，通過發射衛星，去除干擾因素，就可以實現幾千公里的量子通信。迄今潘建偉的團隊已在國際上第一次成功實現了「千公里級」的星地雙向量子通信，相關成果在線發表在《自然》雜誌上。《自然》雜誌以《量子之父》（FATHER OF QUANTUM）為題報道了潘建偉。

「墨子號」成功發射後，極大激起了公眾對量子科技的濃厚興趣。包括英國《自然》雜誌、美國《科學》雜誌、《科學美國人》、英國《新科學家》、《紐約時報》、英國廣播公司（BBC）等眾多國際知名學術和公共媒體都對「墨子號」進行了專題報道。美國國家航空航天局（NASA）也在其官網上對「墨子號」發射任務給出了詳細的介紹。2016年底，「墨子號」和人類首次探測到引力波等重大成果共同入選英國《自然》雜誌點評的年度國際重大科學事件；「墨子號」作為唯一誕生於美國本土之外的創新技術入選《科學美國人》評選的2016年度「改變世界的十大創新技術」。

2018年12月17日，「墨子號」量子科學實驗衞星完成的洲際量子密鑰分發研究成果，被列入美國物理學會2018年度國際物理學領域的十項重大進展。

2019年3月，美國科學促進會宣佈，「墨子號」量子科學實驗衞星科研團隊被授予2018年度克利夫蘭獎，以表彰該團隊通過實現千公里級星地雙向量子糾纏分發，為推動大尺度量子通信實驗研究做出的卓越貢獻。這是該獎設立90餘年來，中國科學家在本土完成的科研成果首次獲得這一重要榮譽。

2017年9月29日，世界首條千公里級量子保密通信幹線——「京滬幹線」正式開通，推動了量子通信在金融、政務等領域的示範應用。中國的廣域量子通信體系為率先建成全球化的量子通信衛星網絡奠定了基礎，歷經 30 餘年的量子信息研究也將步入深化應用的時代。未來，量子通信不僅僅只是一種全新的加密通信手段，它將成為新一代信息網絡安全解決方案的關鍵技術和日益普遍的電子服務的安全基石，成為保障未來信息社會可信行為的重要基礎之一。也許就在不遠的將來，量子通信技術將如同手機、電腦一般，走入日常生活。