中國(guó)量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星項(xiàng)目科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師和衛(wèi)星系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師彭承志,從事量子物理研究已經(jīng)十多年,他和實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)的研究,使量子通信從實(shí)驗(yàn)室走向太空,從基礎(chǔ)前沿研究走向?qū)嶋H應(yīng)用。不僅如此,隨著墨子號(hào)量子衛(wèi)星的升空,彭承志和他的同事一起開展了一系列天地之間的量子實(shí)驗(yàn),正在讓中國(guó)的量子通信領(lǐng)跑世界。
他將微小的量子變成通信密鑰,為國(guó)家通信安全提供有力保障;他與遙遠(yuǎn)的墨子號(hào)進(jìn)行星地對(duì)話,開展千公里級(jí)別的量子實(shí)驗(yàn)。他是中國(guó)量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星項(xiàng)目科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師彭承志。在微觀的量子世界里從事科研,他甘之若飴,從容面對(duì),用一項(xiàng)項(xiàng)科學(xué)發(fā)現(xiàn)和實(shí)際應(yīng)用,領(lǐng)跑世界。
4月份的一個(gè)夜晚,在量子衛(wèi)星過境的瞬間,彭承志和實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)通過位于麗江的觀測(cè)站和天上的衛(wèi)星進(jìn)行了7分鐘的數(shù)據(jù)傳輸。這樣的星地對(duì)話,幾乎每天都在進(jìn)行。
2016年8月16日凌晨,全球首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射升空,“墨子號(hào)”將首次在國(guó)際上開展空間量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究。彭承志和實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)完成了星地量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)中最關(guān)鍵的兩個(gè)部分:量子有效載荷和量子通信地面站。
彭承志:這邊擺的就是我們量子衛(wèi)星上的載荷,我們叫鑒定件,它跟這個(gè)天上的飛行件基本上是一模一樣的。
以往的量子糾纏源又大又笨拙,里面布滿了各種光學(xué)器件和結(jié)構(gòu)器件,但是這么大的糾纏源根本放不進(jìn)衛(wèi)星里,彭承志他們大膽出新,把量子糾纏源的光學(xué)器件和結(jié)構(gòu)器件做成了一個(gè)一體機(jī),既穩(wěn)定又靈活。
彭承志:我們看一下它是可以動(dòng)的,這個(gè)望遠(yuǎn)鏡呢就會(huì)對(duì)準(zhǔn)另外一個(gè)地面站,把這個(gè)糾纏光送到另外一個(gè)地面站去,通過這樣一個(gè)裝置,我們就可以把這兩個(gè)量子糾纏光子分開到一千公里的這個(gè)尺度上。
十七年前,正在中科大讀博士的彭承志,加入潘建偉教授組建的量子信息實(shí)驗(yàn)室,他的任務(wù)是在地面做量子傳輸實(shí)驗(yàn)。2003年,在合肥大蜀山,彭承志帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了第一次遠(yuǎn)程的量子通信實(shí)驗(yàn)。
彭承志:我們那個(gè)時(shí)候激光器的功率很大,糾纏產(chǎn)生的效率又很低,所以一定要水冷,但是我們?cè)谀莻(gè)山頂上,沒有自來水,我們搞了兩個(gè)大水桶,一個(gè)水桶的水就這么旋轉(zhuǎn)過來,就是這樣冷。
用買來的天文望遠(yuǎn)鏡自己搭建整個(gè)收發(fā)系統(tǒng),就是這樣小米加步槍的組合,成功完成了10公里級(jí)別的實(shí)驗(yàn)。后來,實(shí)驗(yàn)的難度不斷升級(jí)。那時(shí)候,還沒有量子衛(wèi)星,彭承志和團(tuán)隊(duì)的任務(wù),就是如何在地面模擬天上的衛(wèi)星做量子通信實(shí)驗(yàn)。在青海湖進(jìn)行的模擬實(shí)驗(yàn)中,他們甚至用到了熱氣球和卡車。
彭承志:工程師說那你肯定要模擬整個(gè)鏈路的這個(gè)情況,然后我們就在青海湖那里,2011年,距離一下就做到百公里鏈接,徹底驗(yàn)證了這個(gè)衛(wèi)星的可行性。
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