【領(lǐng)跑者】彭承志：與量子對(duì)話的人 志在深空

　　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(guò)境的瞬間，彭承志和實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)通過(guò)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(guò)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(méi)有自來(lái)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(guò)來(lái)，就是這樣冷。

　　用買來(lái)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(lái)，實(shí)驗(yàn)的難度不斷升級(jí)。那時(shí)候，還沒(méi)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(shuō)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。

　　2011年底，量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星正式立項(xiàng)，彭承志和團(tuán)隊(duì)要開始研制空間量子實(shí)驗(yàn)的載荷，進(jìn)行真正的星地量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)。在當(dāng)時(shí)，世界上從未有任何國(guó)家做過(guò)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，毫無(wú)疑問(wèn)這種想法風(fēng)險(xiǎn)極高。

　　記者：當(dāng)?shù)谝淮我獜牡孛孓D(zhuǎn)為天地之間的情況的時(shí)候，你們不害怕嗎？

　　彭承志：害怕呀！火箭發(fā)射的過(guò)程有很多不確定的因素，所以那個(gè)時(shí)候壓力會(huì)很大，但是壓力再大又怎么樣呢？就好像打仗的時(shí)候，你那個(gè)碉堡在那里，再怎么難炸你也要去炸呀。

　　將近4年半的時(shí)間里，研制工作闖過(guò)了一個(gè)又一個(gè)難關(guān)，眼看衛(wèi)星載荷終于做好了，可就在衛(wèi)星總裝測(cè)試的最后階段，彭承志和同事突然發(fā)現(xiàn)，衛(wèi)星攜帶的激光發(fā)射設(shè)備，功率正在逐漸衰減，設(shè)備出現(xiàn)了致命的問(wèn)題。

　　彭承志：因?yàn)槿绻@個(gè)激光器到了天上，真的最后不能用了，那我們所有人十年的心血就沒(méi)有了。我們當(dāng)時(shí)的選擇，要么就帶著問(wèn)題上天，要么，把問(wèn)題找到，而且必須要在一個(gè)月之內(nèi)把這個(gè)問(wèn)題找到定位到。

　　經(jīng)過(guò)一個(gè)月的努力，激光器的故障終于得到徹底解決，趕上了2016年最后的發(fā)射機(jī)會(huì)。衛(wèi)星上天八個(gè)月以來(lái)，激光器狀態(tài)非常良好。

　　中科大合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室汪喜林：我覺(jué)得彭老師也是一個(gè)特別有毅力的人，在合肥大蜀山上面完成了一個(gè)十幾公里的信號(hào)傳輸，一直走到今天，到2016年又實(shí)現(xiàn)了幾百公里，彭老師沿著這一個(gè)方向不斷開拓創(chuàng)新，非常難得。

　　量子衛(wèi)星在軌運(yùn)行八個(gè)月后，彭承志現(xiàn)在的目標(biāo)是要突破夜間實(shí)驗(yàn)的局限，使量子通信可以在白天進(jìn)行，從而為未來(lái)利用高軌衛(wèi)星進(jìn)行量子通信打下基礎(chǔ)。下一步，他們還將與歐洲同行合作，開展“洲際量子密鑰分發(fā)”實(shí)驗(yàn)計(jì)劃。

　　彭承志：通過(guò)我們的量子衛(wèi)星，要在中國(guó)和歐洲之間建立起量子密碼。以后我們的衛(wèi)星可以成為一個(gè)公共的密鑰分配平臺(tái)，我們確實(shí)很幸運(yùn)，動(dòng)作快，決策也快，我們自己做的事情也爭(zhēng)氣，我們就開始甩開同行，我們有壓倒性的優(yōu)勢(shì)。

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