昨夜，就在济南，全球首个可移动量子通信地面站发出的红光与“墨子号”发出的绿光交汇 一次距离500公里的“握手”
中国·济南2019年12月30日23:31:44-23:39:36
小型化地面站可车载数据传输将更加便捷
济南正掌握量子标准国内国际两个话语权
工作人员操控地面站完成与量子卫星“墨子号”的对接。
地面站打出的红色光束与“墨子号”发出的绿色光束交汇。（本报记者崔健摄）
12月30日23：31：44-23：39：36，户外气温-8℃，中国济南。全球首个可移动量子卫星地面站与“墨子号”量子科学实验卫星完成星地对接。
30日晚夜半，济南天寒地冻。济南量子技术研究院楼顶，一次距离500公里的“握手”即将上演。
2016年8月16日，“墨子号”量子科学实验卫星发射升空，在国际上率先开展量子密钥分发等三项关键技术研究，并于2017年9月29日在世界上首次实现北京和奥地利维也纳之间的洲际量子保密通信视频通话。当时，“墨子号”发射时使用的地面站重达十几吨。
2019年，济南量子技术研究院启动小型化量子通信卫星地面站系统项目。12月24日，该项目完成地面站部署，并与我国发射的世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”完成对接测试。12月27日，项目通过专家评审。12月30日，这个全球首个可移动量子通信地面站首次正式与“墨子号”进行星地对接试验。
中国科学技术大学教授、济南量子技术研究院院长张强介绍，小型可移动量子卫星地面站是量子技术产品化的一个突破。“墨子号”当时发射时用的地面站重达十几吨。经过上千次的实验，研发人员成功将地面站小型化。30日与“墨子号”对接的地面站经过小型化、集成化、产品化改造，重量仅80多公斤，不但制造成本大幅压缩，还可以装载在车上随时随地使用。
“墨子号”距离地面500公里。星地对接时，“墨子号”的绿色光束由星到地，地面站的红色光束由地到天。23:20，量子技术研究院楼顶寒风凛冽，天空中星星闪烁。地面站早早打出一道红色光束，在等待“墨子号”绿色光束的出现。
“绿光！”“绿光来了！”伴随着人们兴奋的呼喊，一道绿色光束异常清晰地出现在城市上空。这道绿光与地面站的红光连接后，呈一个扇面，从东至西，缓缓移动。“对接的过程就是传输数据的过程。”现场工作人员介绍，红绿光束完成对接后，“墨子号”可以分发密钥，济南这里的地面站接收后可以用这些数据进行密钥试验。过去，“墨子号”是通过设在包括南山、德令哈、兴隆、丽江4个量子通信地面站成天地一体化量子保密通信与科学实验体系。有了小型可移动量子通信地面站以后，星地对接可以在任何需要的地方进行。
有趣的是，墨子号发出的绿色光束专门用来与地面站对接。对接成功后，再通过肉眼不可见的光束进行数据传输。
一直以来，在中国科学技术大学潘建伟团队的艰苦攻关下，我国在量子保密通信领域处于世界领先地位，取得举世瞩目的成果。2016年8月16日，“墨子号”量子科学实验卫星发射升空。同时，作为天地一体化量子通信网络关键一环，国家量子保密通信骨干网“京沪干线”建设完成，全线总长2000余公里，已经实现视频会议，交通银行、工商银行、阿里征信数据的加密传输等应用示范。
当前，济南量子通信试验网已成功接入“京沪干线”，成为我国广域量子通信网络中的重要组成部分。在此基础上建设的“墨子号”量子卫星济南地面站，将开展量子密钥分发等相关技术研究，并对接济南网、党政专网等济南城域网络，进一步服务政务、金融、教育等领域需求，打造“量子+”应用示范新工程。通过“墨子号”量子科学实验卫星，加快济南与世界的互联互通，支撑构建天地一体化广域量子通信网络。
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首次验证远距离双场量子密钥分发
济南量子研究项目入选2019十大国内科技新闻
12月30日，可移动量子卫星地面站与“墨子号”星地对接的同日，济南量子技术研究院另一量子科研项目——实用化双场量子密钥分发成果成功入选2019十大国内科技新闻。
29日，由科技日报社主办，部分两院院士和媒体人士共同评选出的2019年国内、国际十大科技新闻揭晓。入选的2019年国内十大科技新闻分别是：“嫦娥四号”实现人类首次月背软着陆；5G商用牌照正式发放；科创板鸣锣开市;开发出全球首款类脑芯片；首次验证远距离双场量子密钥分发；用基因编辑干细胞治疗艾滋病；首次解析非洲猪瘟病毒结构；70倍太阳质量黑洞发现，远超理论预言上限；首艘国产航母“山东号”服役；长征五号火箭成功复出。
据悉，双场量子密钥分发方案巧妙地利用单光子干涉的特性，让量子密钥分发的成码率在长距离也维持较高水平。今年，中科大的潘建伟教授等科学家在300公里真实环境的光纤中完成了双场量子密钥分发实验。成果9月正式发表。
这种双场量子密钥好比双胞胎携手将成码率大大提高，基于“发送—不发送”的双场量子密钥分发方案，大大提高了对相位噪声的容忍能力和安全性。在现实环境下相位剧烈变化的300公里光纤信道上，实现了双场量子密钥分发。该方案还验证了700公里以上光纤远距离量子密钥分发的可行性，有望成为新一代远距离城际量子密钥分发的基础，被业内专家评论为“实用双场量子密钥分发的重要里程碑”。
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济南量子产业发展大事记
2010年 山东量子科学技术研究院有限公司落地济南2011年中国科学院量子技术与应用研究中心、济南量子技术研究院揭牌成立2013年济南量子通信试验网建成（56个节点）2014年山东与中科大签订合作协议，开始建设量子保密通信“京沪干线”2015年 中科院量子信息与量子科技前沿卓越创新中心应用技术研发及产业化基地（山东）落地济南2017年 济南市党政机关量子通信专网建成并投入使用；“京沪干线”正式开通试运行；山东国讯量子芯科技有限公司落地济南2018年 山东国耀量子雷达科技有限公司落地济南；“量子谷”发展中心挂牌成立2019年 全国量子计算与测量标准化技术委员会落地济南
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量子信息技术产业化方向
目前，量子信息技术的产业化方向主要有三个：
●量子通信:利用量子力学原理对量子态进行操控，在两地点之间进行信息交互，能够完成经典通信不能完成的任务。
●量子计算：基于量子力学叠加原理和量子纠缠等性质进行数据计算的技术，具有强大的并行计算和模拟能力。
●量子精密测量：基于量子力学的基本原理和量子干涉等效应，以原子、光子等为载体，实现超越经典极限的高精度测量。
（本版撰稿/本报记者韩霄鹏）
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