如果以天地為幕，來一場光子在空間的舞蹈，是一個有關(guān)量子衛(wèi)星的科學(xué)夢想。那么，這個夢想的實現(xiàn)離不開衛(wèi)星載荷。中科院上海技術(shù)物理研究所作為量子衛(wèi)星載荷總體單位，牽頭研制了量子密鑰通信機和量子糾纏發(fā)射機2項主要有效載荷，并參與了衛(wèi)星上其他載荷的研制工作。

　　青海湖見證了他們的韌性和努力 

　　“這些學(xué)生娃什么都不懂，能把量子衛(wèi)星載荷做出來？”一位航天專家2008年對項目負責人、時任中科院上海技物所所長王建宇推心置腹，言語中流露出深深的擔憂。

　　那時候的王建宇其實心里也沒底。盡管有過做激光通信的經(jīng)驗，但量子衛(wèi)星的原理性論證，沒有任何東西可以借鑒，只能“摸石頭過河”。他帶著幾名剛本科畢業(yè)的研究生，埋頭鉆研了起來。

　　高原上的青海湖見證了這支隊伍的韌性和努力。2008年10月，青海湖的夜間溫度已經(jīng)降到了零度以下，飄起了雪花。王建宇帶著研究生張亮等年青人，在山上搭建屏幕，再從遠處打一束光過來，進行對光。開始的時候，實驗的手段非常簡陋，只能在不同的山頭各打一個手電筒來引導(dǎo)激光的對準。

　　第二次進青海湖是在2009年9月，這一次做的是40公里仿衛(wèi)星運動實驗。為了模仿天地通信條件，他們“異想天開”使用了直升飛機和熱氣球，而這些實驗從未有人做過。

　　也有百思不得其解的時候。他們在住處調(diào)試好了鏡頭，可一拿到現(xiàn)場，成像就散了，糊成一片，再回到住處架上機器，又自動好了。幾個來回的折騰，他們意識到忽略了溫度差?，F(xiàn)在的衛(wèi)星已經(jīng)完全實現(xiàn)了溫控，可當時沒有這個條件，在外場，重新在儀器增加溫控設(shè)備也不現(xiàn)實，只能用“土辦法”，如簡易的加熱手段、甚至用毯子把鏡頭包起來。通過艱苦的努力，終于把實驗就做成了。

　　那時候，剛研制的樣機有些指標需要現(xiàn)場改進，個別部件穩(wěn)定性不好，抗不了外場的惡劣環(huán)境條件，為了解決問題，完成試驗，這群年輕人個個都成了“拆彈專家”。在簡陋的臨時實驗室中今天拆，明天裝，成了家常便飯。

　　驚心動魄的事情發(fā)生在2010年10月，三進青海湖時。那時候的青海湖，由于天氣寒冷，幾乎看不到一個游人，附近的小飯館也都不營業(yè)了。由張亮帶隊的幾名小伙子，還在山頂?shù)暮喴追繄猿謱嶒灐Ｌ焯?，烤火取暖，除了吃干糧，還經(jīng)常自己動手做飯。中秋那天，他們租了輛車，想把設(shè)備運到山頂。司機急著回家團圓，在山路上開得很猛，結(jié)果一不小心翻車了。所幸人無大礙，但設(shè)備摔壞了。王建宇接到張亮的電話，聽聲音小伙子都快要哭出來了，“趕緊回來吧?！边@群年輕人經(jīng)過商量，決定動手修復(fù)設(shè)備，“實驗不做完我們就不回去！”

　　就是在這樣的條件下，由中科大和技物所共同合作的世界上首次浮空平臺和近百公里的量子密鑰分配實驗，在青海湖畔完成。這也標志我國突破了建立天地量子通信的關(guān)鍵技術(shù)。

　　2011年，量子衛(wèi)星正式立項。在一次項目評審會上，那位航天專家特地找到王建宇，“沒想到這些年輕人學(xué)得這么快！”

　　短短8年時間，張亮從一名研究生成長為量子密鑰通信機這一最大載荷的主任設(shè)計師。量子衛(wèi)星項目成了年輕人施展才能和抱負的舞臺。上海技物所50余人參與了這一項目，其中80%是不到30歲的年輕人。

　　萬無一失，是他們設(shè)定的底線 

　　量子衛(wèi)星首席科學(xué)家潘建偉坦言，衛(wèi)星研制過程中，最困難的環(huán)節(jié)就是有效載荷。

　　而對于做工程的人來說，就算成功了99次，執(zhí)行任務(wù)那一次失敗了，就算失敗了。因此做到萬無一失，是上海技物所負責載荷總體的衛(wèi)星副總師舒嶸研究員對研制團隊設(shè)定的底線。

　　為了連續(xù)測量偏振的對比度和穩(wěn)定度，他們一次次熬通宵；為了趕工程進度，到了項目后期他們有默契地主動放棄了雙休日；量子糾纏發(fā)射機主任設(shè)計師賈建軍研究員為了確保空間環(huán)境下糾纏發(fā)射機的兩維轉(zhuǎn)臺正常運行，他們不厭其煩一遍遍地改進，做實驗，再改進，再做實驗。

　　上海技物所在攻關(guān)過程中，進行了一系列的自主研究，在關(guān)鍵技術(shù)上取得了國際領(lǐng)先的成果。以高保偏量子信號偏振調(diào)試為例，上海技物所結(jié)合所內(nèi)鍍膜專業(yè)室的優(yōu)勢，在工藝上進行了大膽突破，實現(xiàn)了上萬比一的分色片鍍膜，另外又采取了相位延遲互補、殘差補償、小角度入射等多個設(shè)計手段，成功將整機的偏振提高到300：1以上，他們還解決了在動態(tài)環(huán)境下的偏振基矢配準難題，這些在國外報道的文獻中從來沒有見到過。

　　此外，團隊自主發(fā)展了高精度的天地一體化跟瞄技術(shù)，天地量子通信的光軸指向精度達到國際一流水平、還自主研制了高速誘騙態(tài)量子密鑰分發(fā)光源和輕便的收發(fā)整機，為實現(xiàn)天地量子通信打下了堅實技術(shù)基礎(chǔ)。