新民晚報數字報-「墨子號」多項關鍵技術來自上海

　　本報記者 董純蕾

　　今天凌晨1時40分，酒泉衛星發射中心，我國使用長徵二號丁運載火箭成功將世界首顆量子科學實驗衛星「墨子號」發射升空，「墨子號」開始首次星際航行，也開啟了人類探尋星地通信的新徵途。被稱為信息安全領域「完美密鑰」的量子通信方式，由此率先在中國打下了堅實的基礎。其中，多項關鍵技術來自「上海科創」多年提前布局和潛心鑽研的成果。

　　時間誤差不超1納秒

　　「墨子號」量子衛星上的載荷由中科院上海技術物理研究所和中國科技大學共同研製，衛星平臺則由上海微小衛星工程中心擔綱研製，量子通信地面站建設由中科院上海光學精密機械研究所參與承擔。

　　「量子號」的有效荷載是自主研發的「四種武器」：量子密鑰通信機、量子糾纏發射機、量子糾纏源和量子試驗控制與處理機。其中，量子糾纏源的個頭只有機頂盒一般大，就能滿足空間科學實驗的要求，不僅達到了國際最好指標，而且成功實現了小型化。量子攜帶信息改變的出錯率不可超過3.5%，衛星與地面之間的時間誤差不能超過1納秒。這意味著，從天上每秒發下1億個光子，地面可以數出在何時接收到了哪一個光子。

　　5組雷射可同時工作

　　除了發射1顆量子衛星，量子科學實驗衛星工程還建設了包括南山、德令哈、興隆、麗江4個量子通信地面站、阿里量子隱形傳態實驗站在內的地面科學應用系統，與量子衛星共同構成天地一體化量子科學實驗系統，相當於構建起了一個60萬平方公裡的人類最大實驗室。據實驗設想，南山站和興隆站未來將與量子衛星密切配合，完成單站星地高速量子密鑰分發實驗，並建立廣域量子通信網絡演示實驗；當量子衛星飛過南山站與德令哈站，德令哈站與麗江站之間時，可進行雙站星地量子糾纏分發實驗；當量子飛過阿里站上空時，實驗站可向衛星發射糾纏光子，完成地星量子隱形傳態實驗。要完成這許多實驗，就仿佛從上海打一束雷射到北京，目標微小到某一棵樹，而且雷射與目標的誤差不能超過5米。不僅如此，「墨子號」的飛行時速高達27000公裡，衛星飛躍各站點時，開展實驗的時間不到10分鐘。

　　為此，上海科學家們費盡心思，巧妙設計。上海微小衛星工程中心為「墨子號」進行了可由蓄電池供電的一體化設計：這顆重量只有631公斤的小衛星，載荷重量超過了200公斤，而長期功耗卻不到500瓦。衛星載荷團隊不僅完成了最好的量子糾纏光源，而且讓星地連接起的狹窄雷射通道中可容5組雷射同時工作。