由中科院空间科学先导专项支持的量子卫星将在本月中旬择机发射，作为世界首颗量子科学实验卫星，发射升空之后将会进行量子通信的实验。据了解，卫星在轨运行的两年的时间里，会和地面的五个台站一起配合，做大量的科学实验。
在所有的实验当中，量子科学实验卫星的控制中心，就是上海的控制中心，它就好像是一个指挥部，能够和地面的五个台站进行实时的视频通话，而且能够对所有的实验进行一个科学的调度和安排。
量子科学应用系统包括上海科学实验中心和地面的五个站点，其中北京的兴隆站、新疆的南山站、青海的德令哈站和云南的丽江站，是四个量子通信地面站，主要参与量子密钥分发和量子纠缠分发这两大项实验。位于西藏的阿里站则主要配合卫星一起参与第三项量子科学实验——量子隐形传态。
中科院中国科技大学副研究员张文卓：各个地面站就好比我们的四肢，然后这个总控中心就相当于大脑，是由我们大脑发送我们的指令给四肢，然后四肢来操作，来做一系列动作。比如说天上卫星的数据，首先是要传到地面站，那么地面站呢，这些数据会到我们总控中心做汇总，然后我们会通过这些数据，进一步给地面站指定，要求下一步实验怎么做。
据科研人员介绍，为了避免强烈的太阳光背景，首颗量子卫星的所有实验都将在晚上进行，目前也已在夜间进行了多项测试。但是未来量子卫星的目标，将是建立全天时的量子通信网络，让公众可以享用到绝对安全的保密通信。
兴隆站：比“针尖对麦芒”还精确的星地对准
量子科学实验卫星量子纠缠源分系统副主任设计师曹原：我们主要承担的科研任务就是，所谓的量子密钥分发。当我们的卫星，经过兴隆站的时候，先和兴隆地面站进行一次量子密钥的分发，然后卫星下一次再经过南山站的时候，再和南山站进行一次密钥分发，最终共享一对完全相同的又是绝对安全的这个密钥。
在兴隆站完成的量子密钥分发，是在一栋整体为三层构造的建筑内完成。顶层安放着一架经过改造的一米口径望远镜，中层为信号处理系统，一层则是专门为实验全新开发的综控控制系统。
量子科学实验卫星地面科学应用系统地面站建设与改造分系统主任设计师王建峰：通过高速的转动，它可以对准我们的卫星，天上的信标光下来之后，经过我们的主镜，然后这个光再传到我们的副镜，可以看到中间还有一个折转的第三镜，传下来之后，然后就进入我们的量子终端。
据介绍，从量子科学实验卫星发回地面站的量子，可以直观地想象成，以脉冲的形式，一段一段地传回地面，每段脉冲包含平均小于一个光子的能量。由于卫星高速飞行，地面站望远镜就需要以相应速度实现极高精度的对准。
量子科学实验卫星量子纠缠源分系统副主任设计师曹原：表的表盘一周是 360 度，那我们基本上做到的精度是这 360 度当中的 1 度，然后再把这 1 度，细分成 3600 份，我们最终实现这样一个对准精度。
镜面接收到的光子被传送到量子态光学分析终端内，依据光子的偏振特性进行量子态分析，之后，将其通过几根光纤，分路传递至位于二楼的信号处理系统进行科学数据的记录。而整个过程，通过专门开发的综控系统实现了自动化运行。
据了解，量子科学实验卫星成功发射后，我国将在世界上率先实现卫星与地面之间量子通信，从而在量子通信这一国际竞争的重点领域先人一步。
南山站：设备复测中，确保准确捕获量子星
作为地面五大观测站之一的新疆南山观测站也正在进行紧张的设备调试。
新疆天文台南山基地距乌鲁木齐市区 75 公里，海拔 2080 米。南山基地拥有 25 米射电望远镜系统、GPS 数据接收系统和太阳色球望远镜等仪器设备，执行此次量子卫星测试地面任务的是这台 1.2 米量子通信科学实验专用望远镜，在去年建设完成，之前执行的绝大多数任务都是模拟量子卫星发射升空后的各种测试，现在终于迎来了真正的实战。
中国科学院光电技术研究所副研究员王强：它主要是和在轨的卫星进行通信，通信的核心就是建立这个链路给量子通信提供一个保障。首先卫星有一个轨道，我们就是通过预测轨道去捕获这个卫星，就像两个东西都在黑暗里面，通过事先设计好的轨道和准确的望远镜的天文指向，来建立一个链路，相互的一个对瞄，这时候就建立捕获、跟踪，然后相互的发射信号过来，完成一个通信。
丽江站：完成调试待接收纠缠量子
丽江站是这次量子卫星 5 个地面观测站里，建设周期最短的，从开始改建到完成系统测试，一共只用了 3 个多月的时间，站内拥有目前国内跟踪精度最高的望远镜。
丽江量子通信地面站位于中国科学院云南天文台丽江观测站内，海拔 3200 米，主要由 1.8 米大口径望远镜、量子终端和综控系统三个部分组成。
本次量子卫星科学实验，要求地面站实现对星上终端“针尖对麦芒”的稳定跟踪瞄准功能，这就对望远镜的跟踪精度提出了很高的要求。
量子科学实验卫星望远镜分系统副主任设计师贺东：我们是改造的以前的 1.8 米的天文望远镜，丽江站现在它的望远镜的特点来说，应该是我们国内跟踪精度最高的，它在 500 公里以外，它的跟踪精度的晃动量只小于 12 个厘米，这个对我们的一个通信来说是，精度是已经是足够了。
有了这台跟踪精度高的望远镜的帮助，丽江站的跟踪精度和绝对指向精度远远优于任务书的指标要求。
这次实验，丽江站的主要工作是完成量子双向纠缠分发的实验任务，这个实验任务需要与德令哈站协同工作，当量子科学实验卫星经过地面站上空时，量子卫星将纠缠的光子分别发射到两个地面站，与之对接的地面站则负责“接收光子”，地面站跟踪要达到相当高的精度，才能维持稳定的链路对准，直到完成量子通信的实验任务。
星地光路对准是量子同时实验任务的难点之一，这种光子的发射与接收被称为“针尖对麦芒”。
因此，“看得见”、“抓得稳”是保证量子通信的基本前提。在完成量子纠缠分发后，科研人员会对纠缠光子同时进行独立的贝尔态测量，检验贝尔不等式的破缺情况，这个实验任务能够实现在真正空间大尺度条件下的贝尔不等式破缺检验，如果能够给出对于量子力学完备性的证明，就可以对量子力学的基本理论进行验证，具有重大的科学意义。
量子科学实验卫星望远镜分系统副主任设计师贺东：我们经过前期的这个调试测试以及对恒星卫星的一个跟踪，我们现在这个状态已经是具备了，进行量子通信和量子纠缠分发实验的这样一个状态，现在就是等待做这个实验任务。
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