走进量子纠缠 (4) 未曾抵达西藏的西藏，就不算朝圣过天堂！(3)

已建成的量子通信京沪干线使用传统光纤。2000余公里路途中设有32个可以信赖的中继站，以保证量子密钥的持续传递。但是北京到有近3000公里路，中国有960万平方公里的广阔国土。传输跨度太大时，使用光纤与中继站作为通道，并不是最安全理想的方案。

李海兵在地面站熬过午夜，如果他能在观测云层的望远镜中看到一条完整银河，这意味着天气晴好。当墨子号划过夜空的时候，他就可以用望远镜发出红色的信标光，在晴朗的夜空中锁定这颗量子星。

墨子号卫星的绿色轨迹 供图 量子通信南山地面站。

量子卫星的计划始于2003年，来自潘建伟的构想。之所以需要卫星，是因为光子在太空中传输损耗更低，通过卫星的辅助可以大幅度扩展量子通信距离。同时，由于卫星具有方便覆盖整个地球的独特优势，是在全球尺度上实现超远距离实用化量子密码最有希望的途径。

李海兵告诉澎湃新闻（），2011年，他在网上看到中国科大上海研究院的招聘，成为团队的一员。但随着对量子卫星通信项目的逐步了解，他才意识到自己加入的是一个已耗时近十年、意在改变通信加密系统的庞大工程。

2016年，潘建伟团队将第一颗量子卫星送上距离地球500公里的轨道。此前，团队已在河北兴隆、新疆南山、青海德令哈、西藏阿里、云南丽江建立了5个地面通信站。实验首先定下的三个目标，分别是基础的千公里量子纠缠效应，极具应用前景的卫星量子密钥分发，和探索量子不可思议的“隐形传态”现象。这将是为在全球竞争中保持领先，奠下关键基础的一步。

当夜2点32分，墨子号如约从新疆南山过境。走进量子纠缠 (4)

地面站与卫星信号的“天地对接”，是量子卫星通信最大的难关之一。这颗量子星以每秒8公里的速度划过夜空，要实现与地面的双向锁定并传输光子，好比在万米高空的飞机上，往地面的一个存钱罐里扔旋转的，需要准确地将投入储蓄罐的狭小入口。李海兵每夜最担心的事情，就是怕“跟不上”墨子号。

为了实现星地之间这轻轻一握手，量子通信团队已付出了十余年光阴。

“打怪兽”：造外国人没有的量子星

2010年，任继刚有一段时间，住在中国最大湖泊青海湖的湖心岛上，一间尼姑庵的客房里。

在送量子卫星上天前，潘建伟团队需要在地面进行测试——以证明这颗卫星在工程上是可行的。研究团队翻遍了中国地图，发现中国最大湖泊的中心恰有一个小岛。从青海湖北岸，到青海湖南岸，也恰好是一百余公里的长度，湖面上没有任何遮挡。

但在这座岛上，只有一座藏传佛教的尼姑庵。任继刚和他的同事白天走去湖边的一口井，打水洗漱做饭，晚上做实验。隔几天湖上会泊来一艘船，送来食物和补给。

实验室搭在山上的帐篷里。风雨大作的时候，几个科研人员各自抱着实验室的一根柱子，撑过几个小时。冬天下雪的时候，为了让实验室的棚顶不被积雪压垮，只能几个人各抱一只扫帚，隔一会儿扫扫棚上积雪。

任继刚在西藏阿里做实验 。任继刚 供图

在这一片没有遮挡的湖面上，潘建伟团队首次实现了百公里级的量子纠缠分发和隐形传态。这两项成果在2012年登上了英国《自然》杂志。量子纠缠分发是指一对纠缠光子，不管相隔多远，一方出现变化，另一方也会出现同样的变化。隐形传态则是指通过一对纠缠光子的帮助，将未知量子态传输到远方，而无需传送信息载体本身。

青海湖的地面实验耗时约两年，印证了量子通信卫星的可行性。而后，团队开始造世界上第一颗量子卫星。

卫星载荷的主任设计师廖胜凯也曾经觉得不可能，“最开始听到说，我们要把光子，一个一个编码，从天上发个一千多公里发到地面，然后收起来，再解码，确实是认为也不太可能，觉得很难。”

廖胜凯大学在中国科大修读电子学，那时他以为自己会成为一个工程师。制作类似手机、电脑等电子系统，把各种各样功能的元器件组装到一起，按照自己设计的方式运转起来，廖胜凯觉得，这样的人生，也就很好啊。

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