2019年12月30日晚,由济南量子技术研究院研发的全球首个小型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。短短8分钟的时间,地面站与“墨子号”在500公里高空浪漫牵手,这是济南量子技术产业化迈出的重要一步。目前,济南把量子产业列在高端产业的首位,加速推动量子技术的产业化,让量子技术在经济社会发展中发挥更大的作用。
　　齐鲁晚报·齐鲁壹点
记者　刘飞跃

两束光“牵手”
发射器随卫星位移
　　“快看!天上的那个绿色圆点,那就是正在绕地球运转的墨子号!”2019年12月30日23时31分44秒,济南东部天空出现了一个隐约的圆点,慢慢朝东南方向移动,在科研人员的提醒下,现场人员发出了一阵惊呼。
　　随着圆点的移动,一束耀眼的绿色光束从远处射了过来,位于济南量子技术研究院顶楼的地面发射器也同步发出了红色的光束,两条光束最终合二为一。地面上的发射器也同步跟随头顶的墨子号位移。
　　“牵手了!圆满成功!”科研人员介绍,位于济南高新区的量子卫星地面站经过自动搜寻,准确实现了与“墨子号”卫星的对接。“卫星上发射一束光,地面站同步发射一束光,两束光牵手就代表成功了。”
　　据了解,头顶的“墨子号”按照运行轨迹距离地面五百到两千公里,2019年12月30日晚上则是距离地面500公里。卫星发出的那束光并不是像民众理解的像针眼一样细,它投射到地面上大约几百米的范围。
　　完成对接后,“墨子号”像发送信件一样,向地面分发密钥,济南的地面站接收到“信件”后便可以进行密钥试验。
　　“卫星发出的光束反射到地面,通过大气层的衰减,眼睛是能看到一些光线的。红绿光对接起来成为通道,整个过程就叫‘星地对接’,然后便形成星地链路。”当天23时39分36秒,绿色光束消失在了远方的夜空中,整个对接过程持续了近8分钟。
　　“墨子号发出信号,我们通过地面站进行接收,通俗的说法就是会形成‘密码本’,很多保密性比较强的单位可以用到这些。握手后交换一些数据,密钥发过来后,我们就存起来了,想啥时候用就啥时候用。”科研人员介绍。
地面站仅重80多公斤
占地跟架子鼓差不多
　　2016年8月16日,墨子号量子科学实验卫星成功发射升空。此次发射任务的圆满成功,标志着我国空间科学研究又迈出重要一步。此次济南的星地对接试验的独特意义是什么呢?
　　据了解,“墨子号”分发密钥是通过南山、德令哈、兴隆、丽江4个量子通信地面站,形成天地一体化量子保密通信与科学实验体系,但是这些地面通信站体积大,建设成本也高。现在有了小型可移动量子通信地面设备以后,星地对接更加便捷。
　　齐鲁晚报·齐鲁壹点记者在现场看到,2019年12月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,占地面积也不过两三平米,和普通的架子鼓差不多,不但制造成本大幅压缩,还可以装在车上使用。
　　全球首个可移动量子卫星地面站在济南与“墨子号”对接成功,标志着我国在量子领域的科技创新与应用取得了重要突破。科研人员表示,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。可以说,地面通信站的小型化是一个面向未来的、让量子技术产品化的重要突破。
　　“地面站是可移动的,在楼顶任何位置都能对接,在产业化方面能够广泛推广,同时在弱电条件下,比如说海上、野外等很多特殊环境也能得到广泛应用,往产业化方向迈了一步。”中国科学技术大学教授、济南量子技术研究院执行院长张强表示。
驶上量子发展快车道
济南加快与世界联通
　　“墨子号”发射升空后,我国在国际上率先开展了星地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洲际量子保密通信视频通话。
　　从2010年山东量子科学技术研究院有限公司落地济南开始,成立量子技术应用研究中心,量子谷发展中心挂牌,济南的量子产业便驶上了快车道。
　　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。
　　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。
　　2019年12月9日,由国际电信联盟电信标准化局组织,济南量子技术研究院主办的国际电信联盟“面向网络的量子信息技术焦点组”成立大会暨第一次会议在济南召开,16个国家近百名量子信息技术领域的专家代表出席本次大会。这是国际标准化组织中首个量子信息技术领域的焦点工作组。焦点组的成功设立,建立了我国与国际间量子信息标准化输入、输出渠道,也让济南日益走向了量子信息标准化工作的国际舞台。
济南“量子+”领跑　十年后规模达千亿级
　　从济南量子信息产业的战略定位来看,济南将打造新旧动能转换辐射带动极、国内领先的“量子+”应用示范区,世界级量子信息科学中心,量子信息产业国际品牌高地。产业布局分属于建筑、环保、电力等12个行业,把时下最为火热的5G、云计算、区块链、大数据也囊括在内。
　　除了量子技术研究,济南还将聚集网络运营服务商、量子网络建设服务商、量子通信设备制造商、量子测量产品制造商、量子传感器制造商、量子平台服务商、量子计算设备制造商等,把量子技术链条上下游环节全部打通。
　　2019年3月份,济南发布全国首个《济南市量子信息产业发展规划》。规划提出,济南将打造世界级量子信息科学中心、新旧动能转换辐射带动极、国内领先的“量子+”应用示范区以及量子信息产业国际品牌高地。到2030年,济南将实现量子信息产业规模300亿元,具备千亿级产业发展能力。　齐鲁晚报·齐鲁壹点记者　刘飞跃