最近，由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、中科院上海技術(shù)物理研究所、中科院光電技術(shù)研究所（簡稱光電所）組成的協(xié)同創(chuàng)新團隊，在國際上首次成功實現(xiàn)星地量子密鑰分發(fā)的全方位地面驗證，為未來實現(xiàn)基于星地量子通信的全球化量子網(wǎng)絡(luò)奠定了基礎(chǔ)。

在量子通信實驗中，光電所研制的高精度地面站望遠鏡系統(tǒng)突破了高偏振保真度光學(xué)薄膜技術(shù)和高精度跟蹤控制技術(shù)，為量子實驗有關(guān)的工程總體方案制定、工程產(chǎn)品研制總體集成打下堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

“要構(gòu)建穩(wěn)定的量子通信鏈路，必須依靠高精度的地面站系統(tǒng)來快速捕獲信標(biāo)光并實現(xiàn)高精度穩(wěn)定跟蹤。”據(jù)光電所研究員黃永梅介紹，自2007年起的4年間，團隊成員主要圍繞水平遠距離傳輸條件下的高精度跟蹤技術(shù)開展研究，成功完成口徑約700mm望遠鏡和400mm望遠鏡（即地面站接收系統(tǒng)）的研制工作。

700mm望遠鏡接收到50公里外的發(fā)射端發(fā)射的信標(biāo)光

據(jù)了解，700mm望遠鏡及控制裝置均安裝在青海湖邊臨時搭建的活動板房內(nèi)。為盡可能減少背景光造成的干擾，試驗安排在夜晚進行。“最艱難的是既要克服高海拔缺氧，又要在-10℃以下的低溫環(huán)境中做實驗。”參與實驗的科研人員告訴記者，活動板房就像一個冰窖，為保證實驗結(jié)果準確可靠，他們常在板房甚至室外一呆就是5、6個小時。

科研人員在寒冷的板房內(nèi)操作望遠鏡控制裝置

常規(guī)實驗通常需要5個人，一部分人負責(zé)系統(tǒng)操控，另一部分人負責(zé)光學(xué)系統(tǒng)維護。實驗過程是在50公里外的發(fā)射端發(fā)射一束532nm信標(biāo)光（綠光），700mm接收望遠鏡需要快速捕獲并穩(wěn)定跟蹤信標(biāo)光。為抑制大氣湍流的強抖動，科研人員會采取多級跟蹤策略，以實現(xiàn)對信標(biāo)光的捕獲跟蹤。

不同級別探測器接收的信標(biāo)激光光斑

黃永梅表示，地面站接收系統(tǒng)不僅為量子先導(dǎo)星項目地面望遠鏡工程方案制定打下了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)，也為今后星地光通訊技術(shù)發(fā)展作出了重要貢獻。

（原載于《中國科學(xué)報》2013-07-23 第5版 創(chuàng)新周刊）