量子卫星有多牛逼？
量子卫星从最初的研制到发射，承载了太多的关注和期待。那么，这位举世闻名的“新星”到底有多牛？它的技术实现难度有多大？在酒泉卫星发射中心，量子科学实验卫星工程常务副总工程师兼卫星总指挥王建宇向《中国科学报》记者解读了量子卫星技术的诸多“极限挑战”。
天地一体:从太空向地面的存钱罐扔硬币
在量子通信中，最大的难点是如何实现天地一体化的量子通信。这就好比在万米高空把硬币扔进地面上的存钱罐，而且要准确地把硬币扔进存钱罐狭窄的入口。稍有偏差，信息的传递就会功亏一篑。
“量子编码和计算机编码0101一样，有正负、垂直、水平等不同的状态。只有检测量子的偏振方向，才能成为密码。”王建宇说量子中有两组态，一组是正交的，另一组是倾斜45度的。因此，一个* * *有四种不同的部分正态。
不仅如此，地上的存钱罐(接收装置)和天上的投掷器(量子卫星)都是躁动不安的，它们不停地旋转。
“这是瞄准和检测失准的最大难点。我们要在双方都在运动的情况下完成信息传递。”王建宇强调说，有一点点错误是不好的。如果是，地面将接收到错误代码。
王建宇认为，一旦误码率高于3.5%，信息传输就毫无意义。“3.5%是底线，通常我们会把误码率控制在1%到2%之间。”
探测器灵敏度:在地球上看到月亮的火柴光。
如果说把硬币从太空扔进地面的存钱罐令人咋舌的话，接下来的技术就更让人眼花缭乱了。
量子卫星使用的是单光子探测器，目的是捕捉每一个光子。那么，这是什么概念呢？
“一个60瓦的灯泡每秒发出约10×10个光子，一根火柴的最大光量约为3~5瓦。”王建宇说，量子卫星探测器的灵敏度相当于在月球上点燃一根火柴，我们可以在地球上用望远镜看到它的光。
如果考虑火柴点燃后光线在各个方向的扩散效应，观测难度可想而知。“探测器的灵敏度必须达到这个水平，才能从太空中捕捉光子。否则天上的量子卫星就没有存在的意义了。”王建宇说。
时间同步设置:1秒钟排队1亿光子行。
在太空中，量子卫星每秒向地面发射约1亿个光子，这需要地面接收设备接收所有光子。不过这种接待流程并不是来者不拒，而是讲究先到先得。
“我们必须知道每个光子是从哪个数字发出的。信息传递意味着发送者和接收者必须是正确的，并且有完整的序列。”王建宇说。
光子一个一个连接起来的方式就是时间同步。“我们现在的接收频率可以做到一纳秒，也就是一秒钟内把一亿个光子全部排列好。”
心理困难:这是前所未有的探索。
不同于之前很多赶超的老剧本，量子通信的道路是中国科学家自己一步步探索出来的。
“我们以前做各种卫星的时候，一般都有一个参照物。虽然人家不会把技术告诉你，但至少心理上有个期待，因为别人已经做了。我们相信通过自己的研究总能成功，心里也有这个底。另外，国内也有很多例子。虽然起步晚，但实现了赶超。”王建宇说。
但是，量子卫星不一样。“这个东西到底行不行，刚开始做的时候，我们心里真的没有底。”王建宇颇有感触地说，虽然我们处理过无数的卫星研制工作，但量子卫星对所有参与者来说都是前所未有的挑战。
谈到量子卫星的成功发射，王建宇很平淡。“这只是人类探索量子物理世界和空间科学的开始。”