地面5台望远镜静候“墨子号”的光信息

随着世界首颗量子通讯卫星墨子号成功升空。未来两年，它将与5台地面站望远镜共同完成量子科学实验，建构天地一体化量子保密通信与科学实验体系。地面望远镜是建构广域量子通信系统的最重要组成部分，也是量子激光通信系统的核心组成部分。

地面望远镜系统技术总指挥黄永梅8月17日在拒绝接受记者专访时回应，地面站的主要功能是升空信标光精确覆盖面积量子卫星，较慢捕捉并高精度追踪星上信标，通过接管和升空信号光，创建并平稳保持通信链路。　　此次参予量子科学实验的地面站望远镜中，有4台是中国科学院光电技术研究所（以下全称光电所）研制的，产于在我国新疆南山、青海德令哈、云南丽江和河北兴隆，分担着有所不同的科研任务。　　南山与兴隆地面站望远镜负责管理已完成密钥发给，南山与德令哈地面站望远镜负责管理已完成量子双向纠结，丽江地面站望远镜作为备份站点与德令哈共同完成量子双向纠结，而南山和兴隆地面站望远镜还将与墨子号已完成星地相干性激光通信。

　　据地面望远镜系统软件分系统负责人贺东讲解，墨子号卫星升空后会立刻投放工作，将有几天的轨道调整期。其间，地面站的主要工作是确保较好的技术状态，等候墨子号状态不具备之后才需要对量子卫星展开适当的量子科学实验任务。　　普通卫星只要成功升空就意味著最少顺利了一半，但对于量子卫星来说，升空升空仅仅只是开始，卫星在太空中与地面几个光学试验站的对话才是此次量子卫星实验的重头戏。黄永梅认为，创建星地对准是龚雪这个重头戏的前提条件。

墨子号为非同步卫星，升空到500公里的轨道后以每秒7.9公里的速度擦过天际，经过每个光学地面站的时间大约5分钟，每月经过地面站的次数会多达20次，必需以针尖对麦芒的精度，构建星地间精准无缝接入。　　望远镜要在较短的时间内已完成对量子卫星的较慢捕捉，捕捉之后要构建持续、平稳的追踪，在卫星过境的几百秒的时间内，把整个量子密钥已完成接管。因此，量子科学实验对地面站设备精度拒绝十分低。

　　地面站不会根据事前获得的过境轨迹，高精度指向卫星，升空一束直径将近5毫米的信标光，覆盖面积2000公里外的墨子号，已完成对卫星的捕捉。再行通过升空下行信标激光太阳光卫星，高精度追踪卫星光轴，构建对卫星的光轴对准。同时维持高精度的星地光轴动态对准，接管上行信号光数据展开量子通信和实验。

　　在实验中，卫星上发下来的光子不会经过望远镜主镜传输到副镜。镜面接管到的光子被传输到量子态光学分析终端，展开量子态分析，之后通过光纤传输至信号处理系统，展开科学数据处理。　　目前，光电所研制的地面望远镜对准精度已超过1角秒，追踪精度约0.2角秒。贺东对1角秒不作了一个形象叙述，就是将手表仪表盘刻度分成360度，再行将其中1度分成3600份。

据理解，望远镜突破了高动态范围高精度望远镜机架追踪、长光谱入射光高效率传输、量子纠结和密钥光的高保偏接管等多项关键技术，沦为国际上首台集量子通信、大视场天文观测、相干性激光通信功能为一体的大口径望远镜系统。　　黄永梅回应，根据墨子号的技术状态，可能会在1周后积极开展星地接入测试实验，实验已完成后将积极开展星地量子密钥发给实验、星地量子纠结实验、星地相干性激光通信实验等。未来，望远镜具备的长光谱、低光学效率、低光学精度等性能，使其也可作为天文望远镜已完成大视场巡天任务。

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