“墨子號”上搭載四個有效載荷，一半由上海技物所牽頭研發(fā)。（上海技物所供圖）

　　一道綠光，從數百上千公里外的天空傳來，這是世界上首顆量子科學實驗衛(wèi)星“墨子號”向地球發(fā)來絢麗又科幻的“問好”，隱藏在綠光中發(fā)送的糾纏光子對蘊含著奇妙的量子信息。

　　量子通信是當今世界量子物理和信息科學的研究熱點，2016年8月16日，我國發(fā)射全球首顆量子科學實驗衛(wèi)星“墨子號”，上面搭載四個有效載荷，一半由中國科學院上海技術物理研究所（簡稱“上海技物所”）牽頭研發(fā)。

　　十年光陰倏忽而過，從前瞻布局到成功發(fā)射，在量子科學“無人區(qū)”闖出一條創(chuàng)新之路，這支平均年齡34歲的年輕團隊做到了。

　　■沖擊不可能，挑起攻克技術難題的重任

　　當2007年中國科學院布局量子通信時，國外也有不少團隊正在同一條跑道上攻堅克難，但還沒有人做出東西來。為何？難度太大了！

　　在太空中分發(fā)量子密鑰？那得穿越厚厚的大氣層，將一個個光子從天上發(fā)到地面，還得準確無誤地接收。中國科學院院士潘建偉最初提出這個設想的時候，很多人都認為是天方夜譚。由中國科學院領導牽線，他找到了時任上海技物所所長王建宇。

　　認真研究了方案后，王建宇認為理論上可行，但落到實際操作層面，幾乎所有設計都得扣著理論極限，容不下一絲偏差。

　　以“墨子號”上重量最大、體積最大的一個載荷量子密鑰通信機為例，它的工作原理就如同從萬米高空飛行的飛機上，連續(xù)不斷地把一枚枚硬幣準確投入地面上一個旋轉著的儲蓄罐的投幣口內。

　　上海技物所量子衛(wèi)星載荷研制團隊還是挑起了這一重任，一方面吸收采納國內外相關先進成果，另一方面開展自主研究。他們利用自己在空間激光主動探測、空間運動部件研制與控制上的技術優(yōu)勢，實現(xiàn)上萬比一的分色片鍍膜；他們又和中國科學院上海微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院團隊攜手，將衛(wèi)星和地面的跟瞄精度做到了小于3.5微弧度……回想起那段“沖擊不可能”的歲月，王建宇說那種滿足感和成就感，值得一輩子回味。

　　■完成世界首次浮空平臺和近百公里量子密鑰分配實驗

　　技術要經過充分驗證，才能證明它的可行性。2009年，還在上海技物所讀研究生的張亮作為技術試驗隊隊長來到青海湖，做“從飛機上往地面的儲蓄罐里扔硬幣”技術的實驗。環(huán)境的艱苦還是超乎大多數人預料，科研人員不僅要自己搭帳篷、生火、做飯，還要長途跋涉尋找最佳試驗點。

　　2010年中秋節(jié)，他們像往年一樣往山上運設備，誰也沒想到在汽車急轉彎時，整個設備被甩到了地上，摔成三節(jié)，所有人都傻眼了，張亮一個人走到懸崖邊默默抹眼淚。王建宇接到張亮的電話，第一句話便問“有沒有人受傷”，第二句話則安慰道“沒關系，大不了明年再來”。

　　沒有等到來年，僅僅過了15天，這支隊伍幾乎不眠不休，用超乎想象的韌勁修好了設備，用年輕人的異想天開，以熱氣球的方式完成了世界首次浮空平臺和近百公里的量子密鑰分配實驗，相關成果發(fā)表在英國《自然》雜志。

　　回想起那段歲月，張亮似乎還能聞到那晚大家圍坐在火堆旁邊吃烤土豆的香味。“那時幾乎每頓晚飯都是烤土豆，香得不得了?！?/p>

　　■平均年齡34歲，在世界舞臺上唱響奮斗之歌

　　這是一支年輕的隊伍，26位男生，4位女生，平均年齡34歲，許多人加入時還不到30歲。量子衛(wèi)星四大載荷的四位主任設計師中，三位是“80后”，其中，張亮還是“85后”。王建宇之所以敢把擔子交給年輕人，源于團隊長期以來的人才培養(yǎng)機制。“一定要給年輕人奮斗的舞臺。”他說。

　　盡管地面實驗成功了，設備要保證在太空中“萬無一失”，還需經過10倍力學振動、峰值600倍的沖擊、邊界溫度-200℃真空實驗等苛刻挑戰(zhàn)，第一代產品性能嚴重下降，整個項目幾乎要推倒重來。

　　這是每一支團隊到了“無人區(qū)”必須承受的壓力，因為已經沒有前人的經驗可以繼承了，每一步都要自己踩下去、走出來。王建宇最終穩(wěn)定了“軍心”，幫助隊伍從泥濘里走了出來。張亮說，那時我總在想象衛(wèi)星發(fā)射時是多么美，這么多年的努力還未見成果，誰能輕言離開這個舞臺。量子衛(wèi)星副總設計師、有效載荷總體主任設計師舒嶸坦言：“雖然我們加班加點，沒日沒夜，但是總覺得希望就在前方，曙光就在前方?！?/p>

　　這顆在天上運行的“墨子號”量子衛(wèi)星也點燃了中國人的量子自信。目前，上海已將“量子通信”列入科技創(chuàng)新中心“22條意見”的重大戰(zhàn)略項目，并在“十三五”科技創(chuàng)新規(guī)劃中將“量子材料與量子通信”作為重要戰(zhàn)略方向進行部署。在量子科學的探索道路上，上海技物所科研團隊將繼續(xù)發(fā)揮其系統(tǒng)集成與器件研發(fā)雙輪驅動優(yōu)勢，走實創(chuàng)新之路。

　　團隊小傳

　　中國科學院上海技術物理研究所量子衛(wèi)星載荷研制團隊突破了衛(wèi)星與地面站微弧度高精度跟瞄、高保偏量子信號偏振調制、近衍射極限量子光發(fā)射、高精密量子糾纏光源等一系列核心關鍵技術，使得我國在量子通信技術激烈的國際競爭中搶占主動權。其主要科學成果——“實現(xiàn)星地千公里級量子糾纏和密鑰分發(fā)及隱形傳態(tài)”位列2017年度中國科學十大進展榜首。

　?。ㄔd于《文匯報》 2018-04-30 03版）