最近，由中國科學技術大學、中科院上海技術物理研究所、中科院光電技術研究所（簡稱光電所）組成的協同創新團隊，在國際上首次成功實現星地量子密鑰分發的全方位地面驗證，為未來實現基于星地量子通信的全球化量子網絡奠定了基礎。

在量子通信實驗中，光電所研制的高精度地面站望遠鏡系統突破了高偏振保真度光學薄膜技術和高精度跟蹤控制技術，為量子實驗有關的工程總體方案制定、工程產品研制總體集成打下堅實的技術基礎。

“要構建穩定的量子通信鏈路，必須依靠高精度的地面站系統來快速捕獲信標光并實現高精度穩定跟蹤。”據光電所研究員黃永梅介紹，自2007年起的4年間，團隊成員主要圍繞水平遠距離傳輸條件下的高精度跟蹤技術開展研究，成功完成口徑約700mm望遠鏡和400mm望遠鏡（即地面站接收系統）的研制工作。

700mm望遠鏡接收到50公里外的發射端發射的信標光

據了解，700mm望遠鏡及控制裝置均安裝在青海湖邊臨時搭建的活動板房內。為盡可能減少背景光造成的干擾，試驗安排在夜晚進行。“最艱難的是既要克服高海拔缺氧，又要在-10℃以下的低溫環境中做實驗。”參與實驗的科研人員告訴記者，活動板房就像一個冰窖，為保證實驗結果準確可靠，他們常在板房甚至室外一呆就是5、6個小時。

科研人員在寒冷的板房內操作望遠鏡控制裝置

常規實驗通常需要5個人，一部分人負責系統操控，另一部分人負責光學系統維護。實驗過程是在50公里外的發射端發射一束532nm信標光（綠光），700mm接收望遠鏡需要快速捕獲并穩定跟蹤信標光。為抑制大氣湍流的強抖動，科研人員會采取多級跟蹤策略，以實現對信標光的捕獲跟蹤。

不同級別探測器接收的信標激光光斑

黃永梅表示，地面站接收系統不僅為量子先導星項目地面望遠鏡工程方案制定打下了堅實的技術基礎，也為今后星地光通訊技術發展作出了重要貢獻。

（原載于《中國科學報》2013-07-23 第5版 創新周刊）