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     8月16日凌晨，伴隨著世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星在酒泉圓滿發(fā)射成功，中國人的“飛天”夢想再一次在這片古老的土地上綻放，從此，頭頂?shù)暮棋男强绽镆捕嗔艘环輰儆谥袊褪澜绲摹傲孔印睜繏臁?br />      從最初的研制到發(fā)射，量子衛(wèi)星承載了太多關(guān)注的目光與期許，那么，這顆舉世矚目的“新星”到底有多牛氣？其技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度又有多高？在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星工程常務(wù)副總師兼衛(wèi)星總指揮王建宇，向《中國科學(xué)報(bào)》記者講解了量子衛(wèi)星技術(shù)的諸多“極限挑戰(zhàn)”。
天地一體化連通：從太空向地面存錢罐扔硬幣
     在量子通信中，最大的難點(diǎn)在于如何實(shí)現(xiàn)天地一體化的量子聯(lián)通。這就好比在萬米高空，往地面的一個(gè)存錢罐里扔硬幣，需要準(zhǔn)確地將硬幣投擲于儲(chǔ)蓄罐的狹小入口。如果出現(xiàn)一點(diǎn)點(diǎn)偏差，信息的傳遞便會(huì)功虧一簣。
     “量子的編碼，就像計(jì)算機(jī)編碼0101一樣，有正負(fù)、垂直、水平等不同狀態(tài)，要把量子的偏振方向檢測出來，才能變成密碼?！蓖踅ㄓ罱榻B說，量子里面有兩組狀態(tài)，一組是正交的，一組是傾斜45度的，所以，一共有四個(gè)不同的偏正狀態(tài)。
不僅如此，地面上的存錢罐（接收裝置）和天空中的投擲者（量子衛(wèi)星）也不安生，它們都在不停地旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
     “這就是瞄準(zhǔn)和檢測偏正的最大難度所在，我們要在雙方都處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的情況下完成信息傳遞?！蓖踅ㄓ顝?qiáng)調(diào)，稍微對(duì)不上一點(diǎn)點(diǎn)都不行，如果這樣，地面上收到的就是誤碼了。
     據(jù)王建宇介紹，一旦誤碼率高于3.5%，信息傳輸就沒有意義了?！?.5%是個(gè)底線，通常我們會(huì)把誤碼率控制在1%~2%之間?！?br /> 探測器靈敏度：在地球上看到月球的火柴光
     如果說從太空向地面存錢罐扔硬幣已經(jīng)讓人感到咋舌，那接下來的技術(shù)則更加讓人目眩。
量子衛(wèi)星采用的是單光子探測器，其目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)每一個(gè)光子的捕捉。那么，這是一個(gè)什么概念呢？
     “一個(gè)60瓦的燈泡，每秒鐘發(fā)射的光子數(shù)大約是10×10的二十次方個(gè)，而一根火柴的最大光亮大約是3~5瓦?！蓖踅ㄓ钫f，量子衛(wèi)星探測器靈敏度相當(dāng)于在月球上點(diǎn)根火柴，我們在地球上用望遠(yuǎn)鏡可以看到它的亮光。
     如果考慮到火柴點(diǎn)燃后，光向四面八方的擴(kuò)散效應(yīng)，其觀測難度可想而知?！疤綔y器的靈敏度必須達(dá)到這種程度，才能捕獲來自太空中的一顆顆光子。否則的話，天上的量子衛(wèi)星就沒有存在的意義了。”王建宇說。
時(shí)間同步設(shè)置：一秒鐘給一億個(gè)光子排排隊(duì)
    在太空中，量子衛(wèi)星每秒鐘大約向地面發(fā)射一億個(gè)光子，需要地面接收裝置對(duì)所有光子進(jìn)行接收。然而，這個(gè)接收過程并非來者不拒，而是要講究個(gè)先來后到。
    “我們必須知道每個(gè)光子是第幾個(gè)發(fā)出來，信息傳遞就是必須發(fā)送端和接收端是能夠?qū)Φ纳系?，要有一個(gè)完整的序列?！蓖踅ㄓ钫f。
將光子們一一對(duì)接起來的辦法，就是時(shí)間同步?！拔覀儸F(xiàn)在的接收頻率能做到一個(gè)納秒，也就是在一秒鐘之內(nèi)，把一億個(gè)光子全都排列好?！?br /> 心理難關(guān)：這是一項(xiàng)從未有過的探索
     與此前眾多追趕、超越的老劇本不同，量子通信這條路，是中國科學(xué)家自己一步步趟過來、摸出來的。
     “我們以前做各種各樣的衛(wèi)星的時(shí)候，一般都有個(gè)參考。盡管人家不會(huì)把技術(shù)告訴你，但是至少心理上是有個(gè)預(yù)期的，因?yàn)閯e人已經(jīng)做成了。我們相信通過自己研究總能成功，心里有這個(gè)底。此外，中國已經(jīng)有很多例證，盡管起步晚，但卻實(shí)現(xiàn)了趕超。”王建宇如是說。
然而，量子衛(wèi)星不一樣?！斑@個(gè)東西到底行不行，剛開始做的時(shí)候，我們心里真的是沒底?！蓖踅ㄓ罡懈诺卣f，盡管我們經(jīng)手的大大小小的衛(wèi)星研制工作已經(jīng)無以計(jì)數(shù)，但量子衛(wèi)星對(duì)于所有參與者都是一個(gè)從未有過的巨大挑戰(zhàn)。
     談及量子衛(wèi)星的發(fā)射成功，王建宇很是平淡?！皩?duì)于人類探索量子物理世界和空間科學(xué)的腳步而言，這僅僅是個(gè)開始吧。”