2016年8月16日凌晨，世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”在酒泉成功升天。中國由此成為世界上第一個(gè)在衛(wèi)星和地面之間實(shí)現(xiàn)量子通信的國家。

迄今的兩年間，“墨子號(hào)”圓滿完成了三大實(shí)驗(yàn)任務(wù)。它取得的成就舉世矚目，相繼登上了國際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》和《自然》。

《科學(xué)》雜志封面上的“墨子號(hào)”。

“如果沒有相互之間的充分信任與配合，如此高難度的工程很難這么快取得成功。”中科院上海分院副院長、衛(wèi)星工程常務(wù)副總設(shè)計(jì)師兼衛(wèi)星總指揮王建宇說。

“墨子號(hào)”的成就，來自于科學(xué)與技術(shù)的完美配合。而這背后，離不開“上?？苿?chuàng)”多年提前布局和潛心鉆研的成果。

事實(shí)上，“墨子號(hào)”搭載的4個(gè)主載荷，一半是由王建宇帶領(lǐng)的上海技術(shù)物理研究所（以下稱“上海技物所”）團(tuán)隊(duì)研發(fā)的。這支平均年紀(jì)僅33歲的隊(duì)伍，助力敲開了全球化量子通信的大門。

光學(xué)工藝師王天洪。 澎湃新聞?dòng)浾?周航 攝 

迎難而上

在物理學(xué)中，量子是不可分割的基本單位，因其事先狀態(tài)不可知，無法被克隆，應(yīng)用于通信技術(shù)便具有絕對(duì)的安全性。

如果把光量子比作硬幣，“墨子號(hào)”上重量體積最大的載荷量子密鑰通信機(jī)，就是從萬米高空中，不斷地把一個(gè)個(gè)硬幣準(zhǔn)確投到地面的儲(chǔ)蓄罐上。這個(gè)儲(chǔ)蓄罐的開口還在不停旋轉(zhuǎn)。

在最初，當(dāng)中國科學(xué)院院士潘建偉提出這個(gè)設(shè)想的時(shí)候，很多人都認(rèn)為是天方夜譚。他找到了時(shí)任上海技物所所長王建宇。

理論確實(shí)可行，但落到技術(shù)層面，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了現(xiàn)有的水平。盡管如此，王建宇率領(lǐng)的上海技物所量子衛(wèi)星載荷研制團(tuán)隊(duì)，還是承擔(dān)起了重任。

上海技物所研究員賈建軍參與了2011年項(xiàng)目啟動(dòng)儀式，他至今記得自己當(dāng)時(shí)內(nèi)心的忐忑。但他說，自己當(dāng)時(shí)也相信，“雖然難，但只要做了，肯定是有結(jié)果的?！?/p>

和賈建軍一樣，上海技物所科研團(tuán)隊(duì)的成員們都信奉汗水會(huì)帶來的成就，更重要的是，他們有著舍我其誰的責(zé)任感，都真切地相信，自己身上承擔(dān)了國家的使命。

韌性和努力

科研的突破總離不開過往的積累，研發(fā)“墨子號(hào)”，上海技物所團(tuán)隊(duì)也不是完全從零開始的。

事實(shí)上，自2003年以來，上海市科委已累計(jì)投入近1.2億元支持量子方向相關(guān)項(xiàng)目。而早在2008年，高原上的青海湖就見證了這支隊(duì)伍的韌性和努力。

科學(xué)實(shí)驗(yàn)面臨的困難超乎一般人想象。對(duì)團(tuán)隊(duì)成員而言，青海湖三年的外場(chǎng)試驗(yàn)，顯得那么漫長又難忘。

量子密鑰通信機(jī)載荷主任設(shè)計(jì)師張亮當(dāng)時(shí)還是研究生，2010年中秋，作為“試驗(yàn)隊(duì)長的他和同事吳金才等人租了車，想把設(shè)備運(yùn)到山頂。但在一個(gè)路口，猛得一拐彎，坐在后車的同事連帶著設(shè)備，滾下了山坡。

人無大礙，但設(shè)備斷成了三截。王建宇接到張亮的電話時(shí)，聽聲音小伙子都快要哭出來了，他趕緊安慰，大不了明年再來做。但這群年輕人不愿意前功盡棄，把設(shè)備帶回了賓館，不眠不休兩星期，修好了設(shè)備。

很多人看來最頂尖的科學(xué)試驗(yàn)，往往都是艱苦條件中，基于現(xiàn)實(shí)條件的非凡創(chuàng)造。

為了模仿天地通信條件，張亮和團(tuán)隊(duì)“異想天開”使用了熱氣球和直升飛機(jī)，這些實(shí)驗(yàn)從未有人做過。每次吊車試驗(yàn)，張亮都要吊在半空，但他說，“雖然苦，但卻很開心?！?/p>

在青海湖的兩年時(shí)間里，張亮和同事跑遍了地圖里面的每個(gè)地點(diǎn)。他們不僅要克服高原反應(yīng)，還要自己搭帳篷、生火取暖、做飯。直到現(xiàn)在，張亮一看到土豆就想吐。

最終，上海技物所團(tuán)隊(duì)完成了世界上第一次基于熱氣球的量子通信實(shí)驗(yàn)，成果發(fā)表在國外著名學(xué)術(shù)雜志上，被國際同行評(píng)價(jià)為“人類向星地量子保密通信邁出的重要一步”。

光學(xué)設(shè)計(jì)師吳金才。 澎湃新聞?dòng)浾?周航 攝

年輕的隊(duì)伍

整個(gè)“墨子號(hào)”的研發(fā)，始終保持著緊張的節(jié)奏。

五年間，團(tuán)隊(duì)成員們放棄了雙休日，一個(gè)月只休息一天，最忙的時(shí)候，需要連續(xù)10天24小時(shí)不間斷測(cè)試。大家便輪番上陣，保證進(jìn)度不受影響。

“90后”王天洪2014年本科畢業(yè)，加入量子團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)光學(xué)工藝。他回憶，加入的第一年，自己就沒怎么休息，忙的時(shí)候沒日沒夜，“大家就輪著在實(shí)驗(yàn)室地上鋪個(gè)海綿睡覺?！?/p>

結(jié)構(gòu)工程師羅家俊需要同時(shí)配合光學(xué)和電子設(shè)計(jì)師的工作，他回憶，自己總是處于隨叫隨到的狀態(tài)，“吃飯都是隨便弄兩口。”

事實(shí)上，上海技物所的這支研發(fā)團(tuán)隊(duì)，平均年齡僅33歲。團(tuán)隊(duì)成員大多是“80后”，在最初加入項(xiàng)目時(shí)，大多甚至還不滿30歲。

如果說科學(xué)家的構(gòu)想是天才的高度，那么技術(shù)團(tuán)隊(duì)的任務(wù)，就是要保證最終的設(shè)備萬無一失。

隨著研制的進(jìn)展，遇到的新問題越來越多。進(jìn)度停滯不前時(shí)，張亮也有過猶豫，但心里斗爭過很多次后，他發(fā)現(xiàn)自己已經(jīng)與這個(gè)項(xiàng)目產(chǎn)生了感情，舍不得了。

“不僅僅是責(zé)任，還有內(nèi)心對(duì)最初夢(mèng)想的期待?！彼@樣剖析自己的動(dòng)力。

科技探索的進(jìn)步從不停歇。在“墨子號(hào)”后，這支年輕的團(tuán)隊(duì)，又很快踏上了新的征程。

目前，上海已將“量子通信”列入科創(chuàng)中心“22條”意見的重大戰(zhàn)略項(xiàng)目。上海技術(shù)物理研究所“光電聯(lián)合調(diào)控的量子操控材料與器件研究”項(xiàng)目已獲上海市科委重大專項(xiàng)支持。

“做科研的過程，就像在深水井中摸石頭，摸著一個(gè)，你覺得好像問題已經(jīng)解決了，再往下看，還有一塊石頭，“上海技術(shù)物理研究所光學(xué)薄膜與材料研究室主任劉定權(quán)說，“我會(huì)一直摸下去?！?/p>