8月16日凌晨，全球首颗量子科学实验卫星“墨子号”成功升空。它的星际旅途，承担着人类有史以来首次探索星地量子通信可能性的使命，并在空间尺度验证量子理论的真实性。 

　　在这场伟大的探索中，量子卫星将与地面望远镜“你来我往”互发信号，当第一次收到彼此信号并给出反馈时，星地光路对接才宣告完成，相关实验才能开始。 

　　地面站望远镜如何与量子卫星进行“联系”？最大的难度在哪里？背后又有哪些故事？8月17日，记者走进成都市双流区光电大道1号，探访承担地面站望远镜研制任务的中国科学院光电技术研究所。 

　　如何“握手” 

　　建立星地量子通信信道 

　　前一天深夜，黄永梅才从甘肃回到成都。作为量子卫星科学实验系统地面望远镜系统技术总指挥，她在酒泉卫星发射中心见证了“墨子号”的发射。谈及地面望远镜在这场天地一体化量子实验中的作用，她认为，只有通过望远镜的精确跟踪，地面站才能获得来自量子卫星的信号光数据。 

　  2011年，中国科学院启动了空间科学战略性先导科技专项——量子科学实验卫星。2013年，中科院光电所承担该项目的地面望远镜研制工作。随后两年多，为了满足实验需求，中科院光电所在青海德令哈和新疆南山新研制了两台望远镜，在云南丽江和河北兴隆改造了两台望远镜，4台望远镜口径均在1米以上。 

　　在此之前的2008年到2012年之间，中科院光电所与中科大一起，开展了空间尺度量子实验关键技术研究与验证试验，研制出口径700毫米和400毫米的量子通信望远镜。在青海湖完成了全球首次百公里量子密钥分发、百公里量子纠缠对分发实验。 

　　由于光子在光纤里传输距离有限，地面自由空间通信又受到地面障碍物、地表曲率、地面气象等条件的种种限制，要在更大的距离和范围内开展量子密钥分发和量子纠缠实验，光靠地面不可能完成，必须建立星地量子通信信道。 

　　未来，借助量子卫星和国内的4台地面望远镜，以及远在奥地利的一个地面站，我国将实现千公里级的量子纠缠实验和跨洲际的量子密钥分发。 

　　最难之处 

　　500公里移动“打靶” 

　　然而，地面望远镜与卫星之间精准对接的条件极其苛刻。 

　　地面望远镜系统软件分系统负责人、来自中科院光电所的贺东介绍，量子卫星成功发射并调整好运行轨道后，将在距地面500公里的近地轨道以每秒超过7公里的速度飞行，通过每一个地面站接收点的空域时间一共只有5分钟左右。对每一个接收点而言，一天只有一次和卫星进行通信连接的机会。 

　　为了把握住这次机会，首先要“打得准”。当望远镜发现卫星将从地面站上空经过时，地面站将发射一束激光光束，准确覆盖到移动中的卫星所在区域。然后是“抓得稳”，卫星在接收到激光信号后，会再反馈另一束激光信号给地面站，地面站要对这束反馈的信号进行准确捕获跟踪。至此，一次光路对接任务就算完成，具备了进行进一步实验的前提。 

　　在贺东看来，最难的还是“对准”。以“打靶”为例，今年里约奥运会10米气步枪决赛，如同“要打中一颗10米外的绿豆”。而地面望远镜与卫星信号光“握手”的难度，是真正的“针尖对麦芒”，相当于瞄准一个500公里外的目标射击，最终的误差不能超过50厘米，而且靶子还是移动的。 

　  克服种种技术困难，中科院光电所在全球首次实现在同一台望远镜上完成量子通信、相干激光通信的实验任务以及天文观测任务，其中跟踪精度、指向精度和信号光高保偏等，达到国际领先水平。 

　　首次“握手” 

　　最多3个月内实现 

　　由于单光子不可分割、不能精确地对光子的状态进行测量、量子不可克隆等量子基本特性，决定了由量子通信建立起的秘密无法被破解。得益于这种“绝对安全”，通过量子通信可以从根本上解决国防、金融、政务、商业等领域的信息安全问题。如果我国的量子科学实验卫星任务进展顺利，这一切将在不久之后实现。而实现，离不开工作在3000米高原上的普通科技工作者。 

　　贺东扳着指头算，从去年5月进行望远镜安装调试到现在，他一共在不同的地面站待了8个月，最长的一次待了一个月。那次是去年底，在德令哈，望远镜验收交付前，大家主要的状态是等天晴、等云散。天气条件具备的时候，白天安装，晚上测量调试到凌晨，每天工作18个小时。 

　　过两天，贺东又将启程去地面站，和望远镜一起工作。根据实验系统设计，“墨子号”有可能在发射之后的3天左右，首次尝试向地面站发送信号，而最多3个月内，量子卫星将调整好轨道，与地面站之间完成首次“握手”，贺东将见证这个时刻。 

　　像贺东这样，在中科院光电所内参与地面望远镜研制的团队约20人，其中“80后”占大部分。中科院光电所党委书记、地面望远镜系统行政总指挥杨虎说，尽管眼下量子卫星在一夜之间成为最热门话题，但基础科学的突破绝不可能在“一夜之间”。地面望远镜经过了3年左右的艰苦研发和改进，才达到实验所需水准，而此前，中科院光电所已积累了相关技术超过40年。