1、1梦想照进现实记者：能否介绍一下量子科学卫星工程的总体情况？ 潘建伟：量子科学实验卫星的想法由来已久，量子通信能否实用化还需要远距离实验来验证。国际上有很多团队都在研究，但当时主要集中在地面。去年，我们从原理上已经能够支持点对点五百公里的光纤量子通信。如果要达到更远的距离，我们还要付出更大的努力。 2004 年年底，我们验证了量子状态在穿越大气层的等效厚度之后还能很好地存活，也就是说我们发现上天这件事情是可以进行的。在 2005年相关的工作发表之后，我们向科学院相关领导、相关部门提出来要开展进一步的工作。到 2007 年，我们非常有幸地开始和王总合作，那时候开始合作做一些地面方面的相关工作。后
2、来经过了三年多的地面验证实验，2010 年我们开始论证真正发射一颗卫星的可能性，一年后正式立项，开始了量子科学实验卫星的正式研制过程。在科学院先导专项的支持下，历经五年，从 2011 年到 2016 年，终于研制完成。 王建宇：参加这个工程我感到非常荣幸，我们希望把科学家的梦想变成现实。2003 年到 2005 年，他们提出了这个想法；2005 年，科学家团队已经做了大量的实验；2007 年组织了他们的科学家团队和我们工程团队，包括上海技术物理研究所、中科院光电技术研究所、还有小卫星工程中心，一起进行攻关，目的就是要验证能不能实现量子通信。 这个项目，我们除了实验室的攻关以外，大量的时间是在青
3、海工作。2经过三年的努力，我们在青海湖边，确实验证了用我们自己的技术实现量子通信是完全可以的。这颗量子卫星是国际上的第一颗，我们之前的航天工作，都可以找到一些资料，但是这一次的工作完全没有可以借鉴的，所有问题都要靠自己来解决。 龚建村：这颗量子卫星实际上是我们空间科学先导专项第三颗科学实验卫星，也就是我们国家空间科学中心总体组织实施的第三颗卫星。量子科学实验卫星是我们空间科学战略性先导专项，空间科学先导专项是国务院第 105 次常务会议审议通过的中国科学院“创新 2020”规划。量子科学实验卫星，无论是科学实验的一些想法、构想，还是一些想要实现的科学目标以及在技术实现上的一些难度等等，都得到了
4、我们国家领导层高度的重视，以及无论是同行还是相关行业的广泛关注。 我们这颗卫星的科学目标首先是进行星地高速量子密钥分发实验，并在此基础上进行广义量子密钥网络实验等，以及在空间量子通信实用方面取得重大成果；第二是在空间尺度进行量子纠缠分发和量子隐形传态实验，这是开展空间尺度量子力学完备性检验的一种实验。另外，我们工程目标是研制一颗量子科学实验卫星，研制生产一发长征二号丁运载火箭，在酒泉卫星发射中心将卫星发射到外空预定轨道；同时建设四个量子通信的地面站和一个隐形传态实验站，共同构成天地一体化的量子科学实验系统。 记者：此次量子科学实验卫星的负责团队情况是怎样的呢？ 潘建伟：我属于大总体的成员之一，
5、但是我们打交道比较多的主要是卫星系统、科学应用系统、地面支撑系统，其他的是在大总体的统一3协调之下开展工作的。最早是由中科大团队在地面基础实验上提出来的，随后我们和上海技物所，就是王院长他们的团队密切合作、开展工作，随后开展相关的科学实验。与此同时，在科学院的支持下，我们又和微小卫星创建的研究院、成都的光电研究所合作。我们用的地面上的光学天线主要是他们在做，天上用于发射的光学终端是技物所在做。他们在有效载荷方面有很多经验，管理体系方面他们统一都在负责。当然，上海光机所也在激光方面做了工作，构成了我们这个体系。 其实这个项目不能简单叫做卫星，我们建的是一个天地一体化的实验装置。因为我们跟暗物质卫
6、星、实践十号不一样。它们只在天上接收数据，是一个相对独立的整体，卫星实验室的大小基本就是这颗卫星本身的大小。但我们这个实验是目前有史以来最大的一个量子实验室。我们在天上和地上都有装置，地面还需要两个地面站来进行纠缠分发。这两个地面站相距一千两百公里，天上离地面是五百公里轨道。那么，我们这个实验室面积大概遍布在六十万平方公里，是目前国际上最大的天地一体化量子实验室，之后的几个天文台也是我们的团队成员。 在实施这个工程之后，我越来越认为个人是很渺小的，这颗卫星能够走到今天，源于我们有非常好的团队，至少有几百人以上全身心地投入到这个项目里来。没有他们，不可能有现在的成功发射。 王建宇：我和潘院士已经
7、合作了十年。这是一个非常典型的科学与工程的完美结合，因为潘院士提出这个思想，他们这个团队其实技术上也很强大，他们的实验室在短距离做过这个实验。但是要进行天地一体化的实验，一个团队的力量可能就不够了，所以我们科学院强强联合，4比如光学、卫星这些力量的同步，我的团队上海技物所和潘院士结合起来。两个团队天天在一起，我们上海技物所把航天所有载荷研制相关的内容全部开放。他们的团队几乎天天在我们的实验室里，就像刚才潘教授说的。因为我们航天要讲质量体系、讲保障，这些如果从头建立是很难的。所以这样就是科学家的团队与工程师的团队非常好的结合，到最后就是你中有我，我中有你。 记者：请问王总，在整个实验过程中，遇到
8、过怎样的困难？ 王建宇：困难很多，比如天地一体化的连通，我们从天上发下来是一颗一颗光量子，光量子的能量非常小，要发到地面的系统。我们整个的工程，一个是天上的卫星，四个地面光学接收站，一个光学发射站，一个专门的卫星接收系统用来进行专门的、常规的卫星收发，还有卫星所用的发射、测控等我们说的六大系统。 其中对我们最新的挑战实际上是科学应用系统。这颗卫星微弱的光发射下来，地面要收到，这就有一个对准的问题。如果你无法对准，发射有偏差，就无法接收到。还有我们光的编码、量子的编码，它叫光的偏振状态。我们从上面发射下来后，不但要收到一个个光子，而且要把这个振动方向、偏振方向非常完美地检测出来。另外，在密钥分发的时候，我们天上大概会有每秒钟一亿个光子，你要把发射到地面的光子检测出来。如果哪个搞错了，你的接收就是无用的。所以第一个光子、每一个光子，不但需要把它检测出来，而且要把它记牢是第几个，这就需要非常精确的时间同步技术。另外，我们在这里非常难的第二个实验纠缠分发，需要仪器在天上专门产生所谓的双胞胎的光子，这个5仪器是我们中科大自己研制的，应该说它在地面、在国际上也是有前途的，而且我们还把它搬到了天上。
