墨子號的全稱是“量子科學實驗衛星”，顧名思義，以科學實驗為主要任務。在地面，我國量子通信的光纖城域網已經趨于成熟，創造了量子密鑰分發安全距離達到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，即量子衛星。我國科學家已經在量子中繼的核心——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。可信中繼技術比較實用化，基于此已經建成了京滬干線。最后一個選擇，利用量子衛星來建立量子通信網絡，可以在全球范圍內覆蓋各類海島、遠洋船舶、駐外機構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月發射的“墨子號”量子科學實驗衛星，在2017年星地量子密鑰分發的成碼率已達到10kbps量級，成功驗證了星地量子密鑰分發的可行性。目前經過系統優化，密鑰分發成碼率已能夠達到100kbps量級，具備了初步的實用價值。因此很多部門希望能夠將星地密鑰分發應用于其現有的加密體系中，進一步提升信息傳輸的安全性。同時，我國科學家也在針對“墨子號”存在的問題，深入的進行關鍵技術攻關，有望在未來突破地影區的限制，實現全天時量子密鑰分發，進一步提升量子密鑰分發的速率、降低設備成本、提高設備可靠性，為未來量子密鑰分發大規模應用奠定技術基礎。

“墨子號”還有非常重要的基礎科學目標，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，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星之間實現量子隱形傳態。2017年“墨子號”已經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準備，成為我國在基礎物理學領域對世界的一項重要貢獻。

同時還有望進一步推動空間科學的發展，如美國物理學家Paul Kwiat在“墨子號”發射之前所展望的，利用空間量子隱形傳態、遠距離時頻傳遞等技術有望將分布在全球各個地方的望遠鏡整合在一起進行聯合測量，從而構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星上的車牌”（……“You could not just see planets，” says Kwiat， “but in principle read licence plates on Jupiter’s moons.”）