落日沉入天山支脈西側。吳騁爬上三折鐵梯到天台，拉下手閘，打開穹頂，幾乎是一整條銀河鋪過他頭頂。風終於吹散了雲層，織女星在銀河一側，牛郎星在另一側。他看向北天極，找到北鬥七星中最低的那顆天璿星的位置，約是今夜墨子號量子通信衛星出現在夜空的高度。在新疆南山地麵站，重山已經隔斷城市燈火，吳騁和李海兵在等墨子號來。
對晝夜顛倒做量子衛星通信實驗的人來說，淩晨是最需要清醒的時刻。
李海兵和吳騁每夜等待量子星過境的新疆南山夜空澎湃新聞記者王穎霞圖
8月10日，墨子號在太空中飛行的第359天，潘建偉帶領的中國科學技術大學量子通信團隊實現了"三箭齊發"的諾言。
繼墨子號千公裏級量子糾纏分發登上《科學》雜誌封麵後，英國《自然》雜誌發布了潘建偉團隊的另外兩項成果：第一次實現了星地量子密鑰分發，跨越千公裏距離，從衛星向地麵發送無法破解的"密碼本"；在地星之間驗證了"隱形傳態"的理論，第一次將量子態由地麵隱形傳輸至衛星上。
至此，"墨子號"量子衛星提前實現了全部三大既定科學目標。潘建偉團隊希望，這將為中國繼續引領世界量子通信技術發展、空間尺度量子物理基本問題檢驗，奠定科學與技術基礎。
全球量子通信的研究者，一直在地麵通信距離上爭奪"首次"和"第一"。隨著中國把第一顆量子衛星送入太空，天空拉開了新的戰局。
潘建偉曾表示，量子通信能夠防範監聽，實現通信保密安全。到2030年，希望中國能率先建成全球化的廣域量子通信網絡。
2016年8月16日，世界第一顆量子衛星"墨子號"升空的那一夜，廖勝凱在甘肅酒泉衛星發射基地監控著發射塔架上的衛星狀態，耳邊隻有轟轟隆隆的巨響，遺憾是沒能親眼看到墨子號升空。任繼剛在西藏海拔5100米的阿裏觀測站待命，為星地對接做最後準備。阿裏站將是墨子號第二個對接的地麵站，衛星以每秒8公裏的速度劃過夜空時，他祈禱能順利"抓住"這枚量子星。
李海兵和同事們站在茫茫戈壁上，在火箭引擎巨大的轟鳴聲中，他們全程靜默。1.5公裏外，火箭終於載著墨子號升上夜空。
那一夜之後，他們都成了追量子星的人。
南山南：來自衛星的防監聽"密碼本"
入夏幾場雨後，新疆南山的草已經瘋長到半人多高。在量子通信地麵站小樓四圍，紫色風信子和淺藍風鈴草鋪滿山坡，鷹在荊棘開出的白花上空盤旋。
夕照漸漸從草場上消失。如果能劈散這一束夕陽餘暉，劈到粒子不可再分，那麼組成一束光的最微小粒子，就被稱為光量子。對光量子振動的不同形態編碼後完成分發，能夠在收發雙方生成一串量子密鑰，用來加密信息。
保密，是量子通信、量子密鑰分發的核心功能。
2004年，美國前特工斯諾登揭開美國"棱鏡計劃"，而後逃亡俄羅斯。這場美國國家安全局實施的竊聽計劃震駭了美國社會，郵件、通話、視頻信息，都暴露在了電子監聽之下。與此同時，通信網絡卻通過手機、電腦、銀行交易、親友通信……滲入日常生活的每個毛孔。
李海兵在南山站做衛星密鑰分發的實驗。他通常在黃昏時去地麵站開始工作，夏天荊棘刺穿衣褲，半人高的草叢中已經踏出兩條小徑，冬天時候，一步一步陷在二十公分的白雪裏。
南山的夜安靜如與世隔絕。李海兵清楚記得荒草生長的速度，深夜四下隻有自己發出的聲響，和一隻看見手電光亮就狂吠一路的家犬。
新疆南山量子通信地麵站澎湃新聞記者蔣晨悅圖
墨子號會從夜空發下一串量子密鑰。光量子細小到不可再分，不能被複製，而任何第三方的監聽，都會引起光子的變化，從而被察覺。因此從理論上來說，是可以建立完美防範監聽的"密碼本"。
然而量子密鑰分發有一個缺點—如果傳輸效率太低將無法成功獲得密鑰—光纖中單光子的傳輸損耗隨距離增大而指數增加。目前單光子在光纖中傳輸的極限約404公裏，而後衰減殆盡。根據數據測算，通過1200公裏的光纖，即使有每秒百億發射率的單光子源和完美的探測器，也需要數百萬年才能建立一個比特的密鑰。
已建成的量子通信京滬幹線使用傳統光纖。2000餘公裏路途中設有32個可以信賴的中繼站，以保證量子密鑰的持續傳遞。但是北京到烏魯木齊有近3000公裏路，中國有960萬平方公裏的廣闊國土。傳輸跨度太大時，使用光纖與中繼站作為通道，並不是最安全理想的方案。
李海兵在地麵站熬過午夜，如果他能在觀測雲層的望遠鏡中看到一條完整銀河，這意味著天氣晴好。當墨子號劃過夜空的時候，他就可以用望遠鏡發出紅色的信標光，在晴朗的夜空中鎖定這顆量子星。
墨子號衛星的綠色軌跡供圖量子通信南山地麵站。
量子衛星的計劃始於2003年，來自潘建偉的構想。之所以需要衛星，是因為光子在太空中傳輸損耗更低，通過衛星的輔助可以大幅度擴展量子通信距離。同時，由於衛星具有方便覆蓋整個地球的獨特優勢，是在全球尺度上實現超遠距離實用化量子密碼最有希望的途徑。
李海兵告訴澎湃新聞（www.thepaper.cn），2011年，他在網上看到中國科大上海研究院的招聘，成為團隊的一員。但隨著對量子衛星通信項目的逐步了解，他才意識到自己加入的是一個已耗時近十年、意在改變通信加密係統的龐大工程。
2016年，潘建偉團隊將第一顆量子衛星送上距離地球500公裏的軌道。此前，團隊已在河北興隆、新疆南山、青海德令哈、西藏阿裏、雲南麗江建立了5個地麵通信站。實驗首先定下的三個目標，分別是基礎的千公裏量子糾纏效應，極具應用前景的衛星量子密鑰分發，和探索量子不可思議的"隱形傳態"現象。這將是為在全球競爭中保持領先，奠下關鍵基礎的一步。
當夜2點32分，墨子號如約從新疆南山過境。
地麵站與衛星信號的"天地對接"，是量子衛星通信最大的難關之一。這顆量子星以每秒8公裏的速度劃過夜空，要實現與地麵的雙向鎖定並傳輸光子，好比在萬米高空的飛機上，往地麵的一個存錢罐裏扔旋轉的硬幣，需要準確地將硬幣投入儲蓄罐的狹小入口。李海兵每夜最擔心的事情，就是怕"跟不上"墨子號。
為了實現星地之間這輕輕一握手，量子通信團隊已付出了十餘年光陰。
"打怪獸"：造外國人沒有的量子星
2010年，任繼剛有一段時間，住在中國最大湖泊青海湖的湖心島上，一間尼姑庵的客房裏。
在送量子衛星上天前，潘建偉團隊需要在地麵進行測試——以證明這顆衛星在工程上是可行的。研究團隊翻遍了中國地圖，發現中國最大湖泊的中心恰有一個小島。從青海湖北岸，到青海湖南岸，也恰好是一百餘公裏的長度，湖麵上沒有任何遮擋。
但在這座島上，隻有一座藏傳佛教的尼姑庵。任繼剛和他的同事白天走去湖邊的一口井，打水洗漱做飯，晚上做實驗。隔幾天湖上會泊來一艘船，送來食物和補給。
實驗室搭在山上的帳篷裏。風雨大作的時候，幾個科研人員各自抱著實驗室的一根柱子，撐過幾個小時。冬天下雪的時候，為了讓實驗室的棚頂不被積雪壓垮，隻能幾個人各抱一隻掃帚，隔一會兒掃掃棚上積雪。
任繼剛在西藏阿裏做實驗。任繼剛供圖
在這一片沒有遮擋的湖麵上，潘建偉團隊首次實現了百公裏級的量子糾纏分發和隱形傳態。這兩項成果在2012年登上了英國《自然》雜誌。量子糾纏分發是指一對糾纏光子，不管相隔多遠，一方出現變化，另一方也會出現同樣的變化。隱形傳態則是指通過一對糾纏光子的幫助，將未知量子態傳輸到遠方，而無需傳送信息載體本身。
青海湖的地麵實驗耗時約兩年，印證了量子通信衛星的可行性。而後，團隊開始造世界上第一顆量子衛星。
衛星載荷的主任設計師廖勝凱也曾經覺得不可能，"最開始聽到說，我們要把光子，一個一個編碼，從天上發個一千多公裏發到地麵，然後收起來，再解碼，確實是認為也不太可能，覺得很難。"
廖勝凱大學在中國科大修讀電子學，那時他以為自己會成為一個工程師。製作類似手機、電腦等電子係統，把各種各樣功能的元器件組裝到一起，按照自己設計的方式運轉起來，廖勝凱覺得，這樣的人生，也就很好啊。
廖勝凱告訴澎湃新聞（www.thepaper.cn），在大學的時候，他也學過量子力學，但很多地方不是太理解，覺得太難了。他同時也想著，以後做一個電子學工程師，估計就不需要用量子力學知識了。
而人生如廖勝凱形容，總是"因緣際會"。
2007年，為了實現量子衛星的設想，潘建偉與王建宇結識。王建宇任中科院上海技術物理研究所所長，承擔並完成了多項國家探月工程和衛星工程。
廖勝凱彼時在王建宇門下攻讀博士，量子衛星終須落實成一項工程，於是"潘老師是科學家，王老師則是工程師。"後來王建宇成為了墨子號工程常務副總師，廖勝凱則擔任衛星上裝載設備的主任設計師，並主要負責量子密鑰分發的研究。
"把一顆精密儀器衛星送到天上去之後，最大的問題是如果出現故障你不能派人去修。"廖勝凱回想項目評估的情形，"太難了，風險太大，如此精密的設備在太空中不能修理，太空中冷熱交替，發射時的振動，宇宙粒子輻射會造成直接傷害等等。"
廖勝凱在酒泉衛星發射基地。 廖勝凱供圖
廖勝凱把送衛星上天的過程，形容為"打怪獸"。他們模擬出惡劣的太空環境"考驗"衛星：極端高低溫交替，元件溫度有時高達近百度，而後又跌入零下，以及劇烈的振動與衝擊……
廖勝凱說，他知道任繼剛在西藏阿裏時，氣溫零下二十度，手機一拿出來就自動關機。"可是衛星是不能關機的，要在各種嚴酷的環境下，都能夠正常工作。"
廖勝凱性格直爽，說話快速果決。但設備真的在惡劣條件下出現損壞的時候，他們又焦慮到不能入睡，連夜檢測問題。李海兵記得淩晨兩三點時，去測試現場找廖勝凱，總是能找到正在忙碌的他。
也是在青海湖，團隊用熱氣球模擬衛星，用卡車模擬地麵基站，終於在地麵證明了星地對接的可行性。
到青海實驗完成的時候，量子衛星通信研究團隊也基本組建完畢。主任設計師印娟自中國科大本科時期就加入了項目，主攻量子糾纏分發，任繼剛負責隱形傳態研究，廖勝凱則主攻衛星載荷與密鑰分發。
阿裏：瞬移太空的"幽靈"量子態
西藏阿裏站海拔5100米，四季如冬。
2013年，為量子星地麵站選址，任繼剛第一次登上阿裏天文觀測台。
"我從來沒有見過那麼多的星星。"
任繼剛告訴澎湃新聞（www.thepaper.cn），看到那片"沒有被人類文明影響過"的星空時，他突然明白，為什麼古人看到星空時會內心震動，窮極一生去探索星辰運轉的規律。
卻又隻是千年來學童朗朗誦讀的四句：天地玄黃，宇宙洪荒，日月盈昃，辰宿列張。
海拔5100米的阿裏觀測台實在太冷，內心震撼的任繼剛沒一會，就不得不躲到了越野車裏吹暖氣。此後，阿裏成為了唯一有量子"隱形傳態"實驗任務的地麵站，而他軍大衣外裹著棉被，斷斷續續，在阿裏看了一年的星星。
在西藏阿裏，被稱為眾神居所的岡仁波齊主峰四麵，岡底斯山發育出四條河流，東麵馬泉河，南麵孔雀河，西麵象泉河，北麵獅泉河。它們奔湧而下，流淌成恒河，瀾滄江，印度河。
任繼剛和阿裏團隊平日住在獅泉河鎮，每天從海拔4300米的小鎮，爬山到5100米的實驗室。在五個地麵通信站中，阿裏站是唯一建立通向太空上傳鏈路的地麵站。因為青藏高原的高海拔與澄淨大氣，與從上海發光子上天相比，"由於空氣稀薄能夠在大氣層少走近一半的路程"。
對於任繼剛負責研究的隱形傳態，美國流行的科幻片《星際迷航》有了更為誇張的想象：將一個人打散成為細小的原子，再通過隱形傳態把原子的狀態傳送到空間中的任意地方，在那裏將一堆原子複原成一個人，完成宇宙之中的瞬間移動。
《星際迷航》中的瞬間移動仍舊太過科幻。但任繼剛在阿裏站驗證了光量子的不可思議現象：一對相互糾纏感應的光子，一個在地麵，另一個發射到衛星上。地麵上的一枚光子與另一枚光子互相作用，坍縮消失，其量子態卻如"幽靈"一般，向衛星飛躍千裏，瞬間讓衛星上的光子獲得了地麵上光子的狀態。
任繼剛等研究人員在西藏阿裏觀測站與墨子號合影。任繼剛供圖
哪怕驗證了這個名為"隱形傳態"的現象，任繼剛仍然覺得不可思議，"為什麼信息的載體根本沒有動，也沒有出現在信道之中？"
任繼剛與量子的結緣，可以回溯到1997年。那一年，潘建偉發表了第一篇隱形傳態的實驗論文。那一年，任繼剛做過一張又一張枯燥的高考練習卷，做到了一張計算機被量子計算取代的閱讀理解。
"可能人一生被觸動，就是因為一件很小的事情"。任繼剛記得那篇科普文章很短很短，可是那一點備戰高考中意外的快樂縈繞不去，於是秋天時候，任繼剛成為了清華物理係的學生。
2005年，任繼剛聽說"潘老師團隊缺人"，就去敲開了後來擔任墨子號科學應用係統總設計師的彭承誌的門說，"彭老師我想到這來。"
十幾年後，任繼剛已熟悉西藏夜空星辰運轉的固定軌跡，而他卻感歎人生的軌跡難以捉摸。2005年，彭承誌對任繼剛說，"那你就來吧。"
於是，他們幾個人，一間空房子，用潘建偉提供的一筆資金啟動了最初的實驗。後來任繼剛長年跑遍西北西南，滿麵風塵，卻總有心無旁騖做一件事的快樂。
當時，任繼剛和同事曾想效仿狼煙傳信，在北京八達嶺長城的烽火台上做隱形傳態實驗，最終因為保護文物未能遂願。於是他們隻能在賓館的樓頂上，用超過兩年的時間，完成了16公裏的隱形傳態。而在青海湖上，他們用兩年時間，完成了一百公裏的隱形傳態實驗。
墨子號上天後，任繼剛在西藏阿裏站第一軌就對上了衛星，高興地開可樂慶祝。
阿裏站十分"高冷"，電力緊缺，任繼剛和同事們都不敢開空調。"走出實驗室的時候，風刮過來……哎呦喂。"他們伸出手調試設備，不能戴手套，皮膚仿佛下一秒就要和機器凍粘在一起。
這還隻是開始。衛星實驗終究更為艱難。任繼剛在青海湖做地麵實驗的時候，點對點，固定不動。但是當他在西藏阿裏的山上追衛星，衛星的速度達到每秒8公裏，轉瞬即逝，分秒必奪。
任繼剛說，在地麵做實驗的時候，"隻要人熬得住，我都可以做。"可是每夜墨子號過軌隻有300秒，這就難得多了："隻有係統足夠穩定，保證每一個300秒都能收集到預期的數據，才能保證回家過個年"。
在西藏的冬天，他們熬過一個一個深夜，等待墨子號劃過夜空。任繼剛的妻子是一名軍人，於是他們在西藏最近的距離，是他在阿裏山上追量子星，而妻子在拉薩羊八井軍演。任繼剛有時會想起航天人常說的一句話，"要做一個好的航天人，先決條件是有一個好的妻子。"
天地一體化量子通信
有很多個夜晚，等到所有日光消失後，吳騁也在夜空尋找一條完整的銀河，等待墨子號從天空中劃過的短短300秒。
吳騁在中國科大上海研究院讀博士二年級。從2016年起，他在河北興隆、新疆南山、青海德令哈，都看過璀璨星河裏的一顆量子星，熬夜做實驗。他記得，墨子號升空之初，衛星過軌時的綠色光芒意味著天地對接成功，是足以讓人高興到手舞足蹈的。
吳騁在南山站外看墨子號穿過星河："真的是夜空中最亮的星，沒有星星比它更亮了。"
2016年8月25號，墨子號第一軌從河北興隆過境。廖勝凱記得，彭承誌當時在西安衛星測控中心，直接用手機打了視頻去興隆地麵站現場，說"讓我看看量子星長啥樣"
"哇好亮。"
在那之後，他們把墨子號稱為"夜空中最亮的星"。
南山地麵站發出紅色信標光與墨子號對接。 澎湃新聞記者蔣晨悅圖
2016年12月，任繼剛在阿裏做完最後一軌實驗，通過微信向彭承誌報告。那時廖勝凱也差不多拿到了所有的實驗數據，隻待完成論文送審，"到了可以鬆一口氣的時候"。
2017年6月雨季到來後，任繼剛回到上海。由於常年跑外場的科研人員"身體發福嚴重"，潘建偉發起了三個月減肥數公斤的倡議，並在4樓設立一個小型健身房。任繼剛的辦公室在3樓，他自己買了沙袋、拳擊手套，開始打有氧搏擊和自由搏擊，喜歡稱自己"拳王阿裏"。
等到9月，西藏的冬日降臨岡底斯山，任繼剛就要"再上阿裏"。他相信，墨子號的使命絕不止於發布的這三項成果。
任繼剛希望，第一顆升空的量子衛星會劃開一個新的時代，人們會記得墨子號，就像記得蘇聯第一顆人造衛星升上天空，從而開啟了天空的衛星時代。而墨子號印證了量子通信衛星的可行性，開啟了量子通信乃至量子物理的空間時代。
新疆南山星空下的望遠鏡。 澎湃新聞記者王穎霞圖
廖勝凱說起2030年，建成天地一體化的量子通信係統的目標，"團隊已經開始了為實現這一目標努力了，或許不用等那麼久"。
他打完了送量子衛星上天這輪怪獸，又開始了新一輪的打怪獸：墨子號畢竟是一顆科研實驗衛星，隻能在晴朗的夜空傳送光子，而將量子通信拓展到白天，將巨大的地麵通信站變得簡易便攜，適宜民用，這都是一輪新的怪獸要打。
在墨子號餘下一年的設計壽命中，量子通信團隊還有許多設想希望實現。
2001年，潘建偉回國組建量子通信團隊，時光已流過16年，距離量子衛星通信項目獲批，過去了6年。距離二十世紀初，量子力學理論建立的群星璀璨時，已經過去了100多年。普朗克、海森堡、薛定諤等理論創立者，把自己的理論刻成了墓誌銘。
2017年的元旦，彭承誌、廖勝凱、任繼剛和各個地麵站的科研人員難得湊到了一起，在中國科大上海研究院的元旦晚會上，他們唱起了量子星版的《南山南》：
"你在地球的軌道裏自由的飛，我在地麵的山頂上冷風在吹……如果所有地麵站連在一起，掃過夜空隻為擁抱你。"
最後他們揮揮手，"一路順風，我們的量子星。"
墨子號在天空飛行的第343天，吳騁在南山的夜空裏，看到墨子號劃出漂亮的軌跡，在300秒中，穿過雲層，穿過北鬥七星，穿過橫貫天頂的銀河。
而那一夜在天頂閃爍的星辰，不知有多少已經耗盡能量，湮滅在宇宙之中。唯有它們發出的光芒，在宇宙中飛行過億萬年，在那一刻抵達南山的夜空。
量子團隊中的追星人：從青海"打怪獸"到南山密碼本的最 …量子團隊中的追星人：從青海"打怪獸"到南山密碼本用微信掃描二維碼 分享至好友和朋友圈 落日沉入天山支脈西側。 吳騁爬上三折鐵梯到天台，拉下手閘，打開穹頂，幾乎是一整條銀河鋪過他頭頂。風終於吹散了雲層，織女星在銀河一側，牛郎 …
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