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“量子卫星”背后的年轻人们

原标题:“量子卫星”背后的年轻人们

据劳动报报道,2016年8月16日,我国首颗量子科学实验卫星发射升空,中国成为世界上第一个在卫星和地面之间实现量子通信的国家。王建宇率领中科院上海技术物理研究所量子科学实验卫星有效载荷研制团队,几乎是带着“送女儿出嫁”的心情目送墨子号升空。这种既激动又紧张的心情整整持续了五个月,直到2017年1月18日,卫星正式交付后,大伙儿提着的心才总算放下。如今的墨子号已完成所有既定量子科学实验任务。

这是一支年轻的团队,核心人员29人,40岁以下青年占86.2%,平均年龄34岁。量子卫星四个主载荷的4位主任设计师,有3人是80后。

瞄准前沿攻克世界难题

中国科学院关于量子通信的前瞻布局始于2007年,当时国外有不少团队正在攻克这一领域。上海技物所量子科学实验卫星有效载荷科研团队在王建宇研究员带领下,围绕中国科学技术大学潘建伟院士科学家团队的工程需求,完成了空间载荷的工程化攻关,研制的量子纠缠发射机和量子密钥通信机的主要任务就是与另两个载荷一起产生量子密钥信号并发射到光学地面上,对星地量子密钥分发进行验证;将量子纠缠源产生的纠缠光子对同时发射到相距千公里的两个光学地面站上,并进行从地面到卫星的量子隐形传态实验,对量子理论的完备性进行检验。英国《自然》杂志指出:“在量子通信领域,中国用了不到十年的时间,由一个不起眼的国家发展成为现在的世界劲旅,将领先于欧洲和北美……”。

飞上天的东西,任何细节都容不得一丝偏差。以“墨子号”上重量最大、体积最大的一个载荷量子密钥通信机为例,它的工作原理就如同从万米高空飞行的飞机上,连续不断把一枚枚硬币准确投入地面上一个旋转着的储蓄罐内。为了确保“投币”精准,团队曾连续三年到青海湖,在各种极端条件下模拟太空环境,做外场实验。

青海湖见证韧性和努力

2008年10月,青海湖的夜间温度已经降到异想天开”使用了热气球,这些实验从未有人做过。

惊心动魄的事情发生在2010年9月底,三进青海湖时。那时候的青海湖,几乎看不到一个游人,由张亮带队的几名小伙子还在坚持着做最后的实验验证。中秋那天,他们租了辆车,想把设备运到山顶。司机急着回家团圆,在山路上开得很猛,结果一不小心把设备摔倒在路边。所幸人无大碍,但设备摔成了三段。王建宇接到电话,听声音张亮都快要哭出来了。这群年轻人经过商量,决定动手修复设备,“实验不做完,我们不回去!”

就是在这样的条件下,世界上首次浮空平台和近百公里基于诱骗态的量子密钥分配实验在青海湖畔完成,这标志着我国突破了建立天地量子通信的关键技术。

立足上海面向未来

天地一体化量子通信技术将不仅是我国保密通信领域“杀手锏”技术研发的重大突破,更是我国空间光电技术实现从跟随创新到引领创新、从集成创新到原始创新的跨越。上海市科委自2003年以来累计投入近1.2亿元支持量子方向相关项目。

目前,上海已将“量子通信”列入科创中心“22条”意见的重大战略项目,并在“十三五”科技创新规划中将“量子材料与量子通信”作为重要战略方向进行部署。上海技物所“光电联合调控的量子操控材料与器件研究”项目已获上海市科委重大专项支持。可以预见,上海技物所将在量子科学的探索道路上发挥系统集成与器件研发双轮驱动优势,更好走实创新之路。