12.31 全球首個!可移動量子衛星地面站與“墨子號”星地對接

12月30日23:31:44-23:39:36,戶外溫度-8℃,中國濟南。全球首個可移動量子衛星地面站與“墨子號”量子科學實驗衛星完成星地對接,對接時長8分零5秒。

距離500公里的一次“握手”

30日晚夜半,濟南天寒地凍。濟南量子技術研究院樓頂,一次距離500公里的“握手”即將上演。

2016年8月16日,“墨子號”量子科學實驗衛星發射升空,在國際上率先開展量子密鑰分發等三項關鍵技術研究,並於2017年9月29日在世界上首次實現北京和奧地利維也納之間的洲際量子保密通信視頻通話。當時,“墨子號”發射時使用的地面站重達十幾噸。

2019年,濟南量子技術研究院啟動小型化量子通信衛星地面站系統項目。12月24日,該項目完成地面站部署,並與我國發射的世界首顆量子科學實驗衛星――“墨子號”完成對接測試。12月27日,項目通過專家評審。12月30日,這個全球首個可移動量子通信地面站首次正式與“墨子號”進行星地對接試驗。

數據傳輸從此更加便捷

中國科學技術大學教授、濟南量子技術研究院院長張強介紹,小型可移動量子衛星地面站是量子技術產品化的一個突破。“墨子號”當時發射時用的地面站重達十幾噸。經過上千次的實驗,研發人員成功將地面站小型化。30日與“墨子號”對接的地面站經過小型化、集成化、產品化改造,重量僅80多公斤,不但製造成本大幅壓縮,還可以裝載在車上隨時隨地使用。

“墨子號”距離地面500公里。星地對接時,“墨子號”的綠色光束由星到地,地面站的紅色光束由地到天。23:20分,量子技術研究院樓頂寒風凜冽,天空中星星閃爍。地面站早早打出一道紅色光束,在等待“墨子號”綠色光束的出現。

“綠光!”“綠光來了!”伴隨著人們興奮的呼喊,一道綠色光束異常清晰地出現在城市上空。這道綠光與地面站的紅光連接後,呈一個扇面,從東至西,緩緩移動。“對接的過程就是傳輸數據的過程。”現場工作人員介紹,紅綠光束完成對接後,“墨子號”可以分發秘鑰,濟南這裡的地面站接收後可以用這些數據進行秘鑰試驗。過去,“墨子號”是通過設在設在包括南山、德令哈、興隆、麗江4個量子通信地面站成天地一體化量子保密通信與科學實驗體系。有了小型可移動量子通信地面站以後,星地對接可以在任何需要的地方進行。

有趣的是,墨子號發出的綠色光束專門用來與地面站對接。對接成功後,再通過肉眼不可見的光束進行數據傳輸。

量子技術產品化實現重大突破

一直以來,在中國科學技術大學潘建偉團隊的艱苦攻關下,我國在量子保密通信領域處於世界領先地位,取得舉世矚目的成果。2016年8月16日,“墨子號”量子科學實驗衛星發射升空。同時,作為天地一體化量子通信網絡關鍵一環,國家量子保密通信骨幹網“京滬幹線”建設完成,全線總長2000餘公里,已經實現視頻會議,交通銀行、工商銀行、阿里徵信數據的加密傳輸等應用示範。

當前,濟南量子通信試驗網已成功接入“京滬幹線”,成為我國廣域量子通信網絡中的重要組成部分。在此基礎上建設的“墨子號”量子衛星濟南地面站,將開展量子密鑰分發等相關技術研究,並對接濟南網、黨政專網等濟南城域網絡,進一步服務政務、金融、教育等領域需求,打造“量子+”應用示範新工程。通過“墨子號”量子科學實驗衛星,加快濟南與世界的互聯互通,支撐構建天地一體化廣域量子通信網絡。

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