中科院王建宇：量子通信天地试验中的七大关键进步

　　8月16日凌晨，中国在酒泉卫星发射中心将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”送入太空轨道，它预示着人类将首次完成卫星与地面之间的量子通信，我国空间科学研究迈出令人振奋的一步。

　　量子通信成为近期的热点之一，9月6日上午在深圳会展中心举行的2016全球光电产业技术主题大会上，中国科学院上海分院党组书记、副院长王建宇介绍说，量子科学实验卫星与各地面光学站的跟瞄测试正在紧张进行，天地通信通路已经建立。

　　图1：中国科学院上海分院党组书记、副院长王建宇

　　量子卫星和其他卫星到底有何不同？

　　“太不一样了。”王建宇解释说，一般的对地观测卫星，它只要在外空的轨道上被动接受来自地球的电磁辐射，就能获得所需要的图像数据，对地面没有特殊要求。而量子卫星，需要的是天地协同，必须保障天地之间通信链路的畅通。今天卫星发射成功了，但卫星是否能圆满完成实验任务，还有很长的路要走，不过今天是一个非常好的开端。

　　最早量子通信在地面就是在光纤里面做的，因为光纤里面，要比自由空间里面条件好得多，激光一头进去，跑不到外面去的。但是光纤有一个弱点，因为光纤是靠光的全反射，激光在光纤里跑的时候，它在光纤壁上不断在反射，有损耗。损耗到一定程度时，量子通信就做不成了。所以用光纤做，距离是有限的，做不成全球的量子通信，而卫星就能做到全球的。

　　利用卫星平台，可以克服地表曲率、没有障碍物的阻碍。只有5-10公里的水平大气等效厚度；大气对某些波长的光子吸收非常小；大气能保持光子极化纠缠品质；外太空无衰减和退相干。

　　王建宇表示，以前做各种各样的卫星的时候，一般都有个参考。但是刚开始做量子通信卫星的时候，我们心里真的是没底。”王建宇感慨地说，尽管我们经手的大大小小的卫星研制工作已经无以计数，但量子卫星对于所有参与者都是一个从未有过的巨大挑战。

　　量子通信天地试验中的七大关键技术进步

　　王建宇在会议现场表示，我国自主研发的量子卫星突破了一系列关键技术，包括高精度跟瞄、星地偏振态保持与基矢校正、星载量子纠缠源等。他指出了量子通信天地试验中的七大关键技术进步：1、天地链路高精度跟踪和精确指向；2、近衍射极限量子光发射与检测；3、偏振态保持与跟踪测量；4、卫星平台复合姿态控制技术；5、天地一体的单光子探测；6、高精度时间同步技术；7、高亮度量子纠缠源。

　　此前，王建宇曾在接受其他采访中透露，按照规划，中国在2016年首颗量子卫星发射后还将发射更多卫星，到2020年实现亚洲与欧洲的洲际量子密钥分发，届时联接亚洲与欧洲的洲际量子通信网也将建成。到2030年左右，中国将建成全球化的广域量子通信网络。