該項目首席科學家潘建偉說：“使用量子衛星，點對點傳輸，可以做到1秒鐘傳送100K密鑰數據；以后提高到1兆或10兆密鑰，這將極大推動量子通信實用化。”

他同時展望說，如果經過5年努力，可以得到量子衛星“星座”。“像北斗一樣，很多顆量子衛星在空中，將改變我們在信息安全上非常被動的局面。”

此外，潘建偉表示，作為一顆科學衛星，“墨子號”將在大尺度范圍驗證量子力學。中國科學技術大學2015年首次在世界上實現光子多項信息的隱形傳態，科學家將之形象比喻為：一瞬間，合肥的孫悟空崩潰了，北京出現一只具備孫悟空身高和體重的猴子。此次，該項目將試圖讓“孫悟空”在太空與地面之間瞬移。

除此以外，“墨子號”還將搭載第二代激光實驗系統，用新方法實現更高的信息傳遞速率。

量子衛星工程由中科院國家空間科學中心抓總。中國科學技術大學提出科學目標和研制科學應用系統；中科院上海微小衛星創新研究院抓總研制衛星系統，中科院上海技術物理研究所聯合中科大研制有效載荷分系統；中科院國家空間科學中心牽頭地面支撐系統研制、建設和運行，中科院對地觀測與數字地球科學中心等單位參加。

中國研發的量子衛星應用了一系列高新技術，包括同時瞄準兩個地面站的高精度星地光路對準、星地偏振態保持與基矢校正、星載量子糾纏源等。衛星設計壽命為兩年。本次任務還搭載發射了中科院研制的稀薄大氣科學實驗衛星和西班牙科學實驗小衛星。