落日沉入天山支脉西侧。
吴骋爬上三折铁梯到天台，拉下手闸，打开穹顶，几乎是一整条银河铺过他头顶。风终于吹散了云层，织女星在银河一侧，牛郎星在另一侧。
他看向北天极，找到北斗七星中最低的那颗天璇星的位置，约是今夜墨子号量子通信卫星出现在夜空的高度。
在新疆南山地面站，重山已经隔断城市灯火，吴骋和李海兵在等墨子号来。对昼夜颠倒做量子卫星通信实验的人来说，凌晨是最需要清醒的时刻。
李海兵和吴骋每夜等待量子星过境的新疆南山夜空澎湃新闻记者王颖霞图
8月10日，墨子号在太空中飞行的第359天，潘建伟带领的中国科学技术大学量子通信团队实现了“三箭齐发”的诺言。
继墨子号千公里级量子纠缠分发登上《科学》杂志封面后，英国《自然》杂志发布了潘建伟团队的另外两项成果：第一次实现了星地量子密钥分发，跨越千公里距离，从卫星向地面发送无法破解的“密码本”；在地星之间验证了“隐形传态”的理论，第一次将量子态由地面隐形传输至卫星上。
至此，“墨子号”量子卫星提前实现了全部三大既定科学目标。潘建伟团队希望，这将为中国继续引领世界量子通信技术发展、空间尺度量子物理基本问题检验，奠定科学与技术基础。
全球量子通信的研究者，一直在地面通信距离上争夺“首次”和“第一”。随着中国把第一颗量子卫星送入太空，天空拉开了新的战局。
潘建伟曾表示，量子通信能够防范监听，实现通信保密安全。到2030年，希望中国能率先建成全球化的广域量子通信网络。
2016年8月16日，世界第一颗量子卫星“墨子号”升空的那一夜，廖胜凯在甘肃酒泉卫星发射基地监控着发射塔架上的卫星状态，耳边只有轰轰隆隆的巨响，遗憾是没能亲眼看到墨子号升空。任继刚在西藏海拔5100米的阿里观测站待命，为星地对接做最后准备。阿里站将是墨子号第二个对接的地面站，卫星以每秒8公里的速度划过夜空时，他祈祷能顺利“抓住”这枚量子星。
李海兵和同事们站在茫茫戈壁上，在火箭引擎巨大的轰鸣声中，他们全程静默。1.5公里外，火箭终于载着墨子号升上夜空。
那一夜之后，他们都成了追量子星的人。
南山南：来自卫星的防监听“密码本”
入夏几场雨后，新疆南山的草已经疯长到半人多高。在量子通信地面站小楼四围，紫色风信子和浅蓝风铃草铺满山坡，鹰在荆棘开出的白花上空盘旋。
夕照渐渐从草场上消失。如果能劈散这一束夕阳余晖，劈到粒子不可再分，那么组成一束光的最微小粒子，就被称为光量子。对光量子振动的不同形态编码后完成分发，能够在收发双方生成一串量子密钥，用来加密信息。
保密，是量子通信、量子密钥分发的核心功能。
2004年，美国前特工斯诺登揭开美国“棱镜计划”，而后逃亡俄罗斯。这场美国国家安全局实施的窃听计划震骇了美国社会，邮件、通话、视频信息，都暴露在了电子监听之下。与此同时，通信网络却通过手机、电脑、银行交易、亲友通信……渗入日常生活的每个毛孔。
李海兵在南山站做卫星密钥分发的实验。他通常在黄昏时去地面站开始工作，夏天荆棘刺穿衣裤，半人高的草丛中已经踏出两条小径，冬天时候，一步一步陷在二十公分的白雪里。
南山的夜安静如与世隔绝。李海兵清楚记得荒草生长的速度，深夜四下只有自己发出的声响，和一只看见手电光亮就狂吠一路的家犬。
新疆南山量子通信地面站澎湃新闻记者蒋晨悦图
墨子号会从夜空发下一串量子密钥。光量子细小到不可再分，不能被复制，而任何第三方的监听，都会引起光子的变化，从而被察觉。因此从理论上来说，是可以建立完美防范监听的“密码本”。
然而量子密钥分发有一个缺点—如果传输效率太低将无法成功获得密钥—光纤中单光子的传输损耗随距离增大而指数增加。目前单光子在光纤中传输的极限约404公里，而后衰减殆尽。根据数据测算，通过1200公里的光纤，即使有每秒百亿发射率的单光子源和完美的探测器，也需要数百万年才能建立一个比特的密钥。
已建成的量子通信京沪干线使用传统光纤。2000余公里路途中设有32个可以信赖的中继站，以保证量子密钥的持续传递。但是北京到乌鲁木齐有近3000公里路，中国有960万平方公里的广阔国土。传输跨度太大时，使用光纤与中继站作为通道，并不是最安全理想的方案。
李海兵在地面站熬过午夜，如果他能在观测云层的望远镜中看到一条完整银河，这意味着天气晴好。当墨子号划过夜空的时候，他就可以用望远镜发出红色的信标光，在晴朗的夜空中锁定这颗量子星。
墨子号卫星的绿色轨迹供图量子通信南山地面站。
量子卫星的计划始于2003年，来自潘建伟的构想。之所以需要卫星，是因为光子在太空中传输损耗更低，通过卫星的辅助可以大幅度扩展量子通信距离。同时，由于卫星具有方便覆盖整个地球的独特优势，是在全球尺度上实现超远距离实用化量子密码最有希望的途径。
李海兵告诉澎湃新闻（www.thepaper.cn），2011年，他在网上看到中国科大上海研究院的招聘，成为团队的一员。但随着对量子卫星通信项目的逐步了解，他才意识到自己加入的是一个已耗时近十年、意在改变通信加密系统的庞大工程。
2016年，潘建伟团队将第一颗量子卫星送上距离地球500公里的轨道。此前，团队已在河北兴隆、新疆南山、青海德令哈、西藏阿里、云南丽江建立了5个地面通信站。实验首先定下的三个目标，分别是基础的千公里量子纠缠效应，极具应用前景的卫星量子密钥分发，和探索量子不可思议的“隐形传态”现象。这将是为在全球竞争中保持领先，奠下关键基础的一步。
当夜2点32分，墨子号如约从新疆南山过境。
地面站与卫星信号的“天地对接”，是量子卫星通信最大的难关之一。这颗量子星以每秒8公里的速度划过夜空，要实现与地面的双向锁定并传输光子，好比在万米高空的飞机上，往地面的一个存钱罐里扔旋转的硬币，需要准确地将硬币投入储蓄罐的狭小入口。李海兵每夜最担心的事情，就是怕“跟不上”墨子号。
为了实现星地之间这轻轻一握手，量子通信团队已付出了十余年光阴。
“打怪兽”：造外国人没有的量子星
2010年，任继刚有一段时间，住在中国最大湖泊青海湖的湖心岛上，一间尼姑庵的客房里。
在送量子卫星上天前，潘建伟团队需要在地面进行测试——以证明这颗卫星在工程上是可行的。研究团队翻遍了中国地图，发现中国最大湖泊的中心恰有一个小岛。从青海湖北岸，到青海湖南岸，也恰好是一百余公里的长度，湖面上没有任何遮挡。
但在这座岛上，只有一座藏传佛教的尼姑庵。任继刚和他的同事白天走去湖边的一口井，打水洗漱做饭，晚上做实验。隔几天湖上会泊来一艘船，送来食物和补给。
实验室搭在山上的帐篷里。风雨大作的时候，几个科研人员各自抱着实验室的一根柱子，撑过几个小时。冬天下雪的时候，为了让实验室的棚顶不被积雪压垮，只能几个人各抱一只扫帚，隔一会儿扫扫棚上积雪。
任继刚在西藏阿里做实验。任继刚供图
在这一片没有遮挡的湖面上，潘建伟团队首次实现了百公里级的量子纠缠分发和隐形传态。这两项成果在2012年登上了英国《自然》杂志。量子纠缠分发是指一对纠缠光子，不管相隔多远，一方出现变化，另一方也会出现同样的变化。隐形传态则是指通过一对纠缠光子的帮助，将未知量子态传输到远方，而无需传送信息载体本身。
青海湖的地面实验耗时约两年，印证了量子通信卫星的可行性。而后，团队开始造世界上第一颗量子卫星。
卫星载荷的主任设计师廖胜凯也曾经觉得不可能，“最开始听到说，我们要把光子，一个一个编码，从天上发个一千多公里发到地面，然后收起来，再解码，确实是认为也不太可能，觉得很难。”
廖胜凯大学在中国科大修读电子学，那时他以为自己会成为一个工程师。制作类似手机、电脑等电子系统，把各种各样功能的元器件组装到一起，按照自己设计的方式运转起来，廖胜凯觉得，这样的人生，也就很好啊。
廖胜凯告诉澎湃新闻（www.thepaper.cn），在大学的时候，他也学过量子力学，但很多地方不是太理解，觉得太难了。他同时也想着，以后做一个电子学工程师，估计就不需要用量子力学知识了。
而人生如廖胜凯形容，总是“因缘际会”。
2007年，为了实现量子卫星的设想，潘建伟与王建宇结识。王建宇任中科院上海技术物理研究所所长，承担并完成了多项国家探月工程和卫星工程。
廖胜凯彼时在王建宇门下攻读博士，量子卫星终须落实成一项工程，于是“潘老师是科学家，王老师则是工程师。”后来王建宇成为了墨子号工程常务副总师，廖胜凯则担任卫星上装载设备的主任设计师，并主要负责量子密钥分发的研究。
“把一颗精密仪器卫星送到天上去之后，最大的问题是如果出现故障你不能派人去修。”廖胜凯回想项目评估的情形，“太难了，风险太大，如此精密的设备在太空中不能修理，太空中冷热交替，发射时的振动，宇宙粒子辐射会造成直接伤害等等。”
廖胜凯在酒泉卫星发射基地。 廖胜凯供图
廖胜凯把送卫星上天的过程，形容为“打怪兽”。他们模拟出恶劣的太空环境“考验”卫星：极端高低温交替，元件温度有时高达近百度，而后又跌入零下，以及剧烈的振动与冲击……
廖胜凯说，他知道任继刚在西藏阿里时，气温零下二十度，手机一拿出来就自动关机。“可是卫星是不能关机的，要在各种严酷的环境下，都能够正常工作。”
廖胜凯性格直爽，说话快速果决。但设备真的在恶劣条件下出现损坏的时候，他们又焦虑到不能入睡，连夜检测问题。李海兵记得凌晨两三点时，去测试现场找廖胜凯，总是能找到正在忙碌的他。
也是在青海湖，团队用热气球模拟卫星，用卡车模拟地面基站，终于在地面证明了星地对接的可行性。
到青海实验完成的时候，量子卫星通信研究团队也基本组建完毕。主任设计师印娟自中国科大本科时期就加入了项目，主攻量子纠缠分发，任继刚负责隐形传态研究，廖胜凯则主攻卫星载荷与密钥分发。
阿里：瞬移太空的“幽灵”量子态
西藏阿里站海拔5100米，四季如冬。
2013年，为量子星地面站选址，任继刚第一次登上阿里天文观测台。
“我从来没有见过那么多的星星。”
任继刚告诉澎湃新闻（www.thepaper.cn），看到那片”没有被人类文明影响过”的星空时，他突然明白，为什么古人看到星空时会内心震动，穷极一生去探索星辰运转的规律。
却又只是千年来学童朗朗诵读的四句：天地玄黄，宇宙洪荒，日月盈昃，辰宿列张。
海拔5100米的阿里观测台实在太冷，内心震撼的任继刚没一会，就不得不躲到了越野车里吹暖气。此后，阿里成为了唯一有量子“隐形传态”实验任务的地面站，而他军大衣外裹着棉被，断断续续，在阿里看了一年的星星。
在西藏阿里，被称为众神居所的冈仁波齐主峰四面，冈底斯山发育出四条河流，东面马泉河，南面孔雀河，西面象泉河，北面狮泉河。它们奔涌而下，流淌成恒河，澜沧江，印度河。
任继刚和阿里团队平日住在狮泉河镇，每天从海拔4300米的小镇，爬山到5100米的实验室。在五个地面通信站中，阿里站是唯一建立通向太空上传链路的地面站。因为青藏高原的高海拔与澄净大气，与从上海发光子上天相比，“由于空气稀薄能够在大气层少走近一半的路程”。
对于任继刚负责研究的隐形传态，美国流行的科幻片《星际迷航》有了更为夸张的想象：将一个人打散成为细小的原子，再通过隐形传态把原子的状态传送到空间中的任意地方，在那里将一堆原子复原成一个人，完成宇宙之中的瞬间移动。
《星际迷航》中的瞬间移动仍旧太过科幻。但任继刚在阿里站验证了光量子的不可思议现象：一对相互纠缠感应的光子，一个在地面，另一个发射到卫星上。地面上的一枚光子与另一枚光子互相作用，坍缩消失，其量子态却如“幽灵”一般，向卫星飞跃千里，瞬间让卫星上的光子获得了地面上光子的状态。
任继刚等研究人员在西藏阿里观测站与墨子号合影。任继刚供图
哪怕验证了这个名为“隐形传态”的现象，任继刚仍然觉得不可思议，“为什么信息的载体根本没有动，也没有出现在信道之中？”
任继刚与量子的结缘，可以回溯到1997年。那一年，潘建伟发表了第一篇隐形传态的实验论文。那一年，任继刚做过一张又一张枯燥的高考练习卷，做到了一张计算机被量子计算取代的阅读理解。
“可能人一生被触动，就是因为一件很小的事情”。任继刚记得那篇科普文章很短很短，可是那一点备战高考中意外的快乐萦绕不去，于是秋天时候，任继刚成为了清华物理系的学生。
2005年，任继刚听说“潘老师团队缺人”，就去敲开了后来担任墨子号科学应用系统总设计师的彭承志的门说，“彭老师我想到这来。”
十几年后，任继刚已熟悉西藏夜空星辰运转的固定轨迹，而他却感叹人生的轨迹难以捉摸。2005年，彭承志对任继刚说，“那你就来吧。”
于是，他们几个人，一间空房子，用潘建伟提供的一笔资金启动了最初的实验。后来任继刚长年跑遍西北西南，满面风尘，却总有心无旁骛做一件事的快乐。
当时，任继刚和同事曾想效仿狼烟传信，在北京八达岭长城的烽火台上做隐形传态实验，最终因为保护文物未能遂愿。于是他们只能在宾馆的楼顶上，用超过两年的时间，完成了16公里的隐形传态。而在青海湖上，他们用两年时间，完成了一百公里的隐形传态实验。
墨子号上天后，任继刚在西藏阿里站第一轨就对上了卫星，高兴地开可乐庆祝。
阿里站十分“高冷”，电力紧缺，任继刚和同事们都不敢开空调。“走出实验室的时候，风刮过来……哎呦喂。”他们伸出手调试设备，不能戴手套，皮肤仿佛下一秒就要和机器冻粘在一起。
这还只是开始。卫星实验终究更为艰难。任继刚在青海湖做地面实验的时候，点对点，固定不动。但是当他在西藏阿里的山上追卫星，卫星的速度达到每秒8公里，转瞬即逝，分秒必夺。
任继刚说，在地面做实验的时候，“只要人熬得住，我都可以做。”可是每夜墨子号过轨只有300秒，这就难得多了：“只有系统足够稳定，保证每一个300秒都能收集到预期的数据，才能保证回家过个年”。
在西藏的冬天，他们熬过一个一个深夜，等待墨子号划过夜空。任继刚的妻子是一名军人，于是他们在西藏最近的距离，是他在阿里山上追量子星，而妻子在拉萨羊八井军演。任继刚有时会想起航天人常说的一句话，“要做一个好的航天人，先决条件是有一个好的妻子。”
天地一体化量子通信
有很多个夜晚，等到所有日光消失后，吴骋也在夜空寻找一条完整的银河，等待墨子号从天空中划过的短短300秒。
吴骋在中国科大上海研究院读博士二年级。从2016年起，他在河北兴隆、新疆南山、青海德令哈，都看过璀璨星河里的一颗量子星，熬夜做实验。他记得，墨子号升空之初，卫星过轨时的绿色光芒意味着天地对接成功，是足以让人高兴到手舞足蹈的。
吴骋在南山站外看墨子号穿过星河：“真的是夜空中最亮的星，没有星星比它更亮了。”
2016年8月25号，墨子号第一轨从河北兴隆过境。廖胜凯记得，彭承志当时在西安卫星测控中心，直接用手机打了视频去兴隆地面站现场，说“让我看看量子星长啥样”
“哇好亮。”
在那之后，他们把墨子号称为“夜空中最亮的星”。
南山地面站发出红色信标光与墨子号对接。 澎湃新闻记者蒋晨悦图
2016年12月，任继刚在阿里做完最后一轨实验，通过微信向彭承志报告。那时廖胜凯也差不多拿到了所有的实验数据，只待完成论文送审，“到了可以松一口气的时候”。
2017年6月雨季到来后，任继刚回到上海。由于常年跑外场的科研人员“身体发福严重”，潘建伟发起了三个月减肥数公斤的倡议，并在4楼设立一个小型健身房。任继刚的办公室在3楼，他自己买了沙袋、拳击手套，开始打有氧搏击和自由搏击，喜欢称自己“拳王阿里”。
等到9月，西藏的冬日降临冈底斯山，任继刚就要“再上阿里”。他相信，墨子号的使命绝不止于发布的这三项成果。
任继刚希望，第一颗升空的量子卫星会划开一个新的时代，人们会记得墨子号，就像记得苏联第一颗人造卫星升上天空，从而开启了天空的卫星时代。而墨子号印证了量子通信卫星的可行性，开启了量子通信乃至量子物理的空间时代。
新疆南山星空下的望远镜。 澎湃新闻记者王颖霞图
廖胜凯说起2030年，建成天地一体化的量子通信系统的目标，“团队已经开始了为实现这一目标努力了，或许不用等那么久”。
他打完了送量子卫星上天这轮怪兽，又开始了新一轮的打怪兽：墨子号毕竟是一颗科研实验卫星，只能在晴朗的夜空传送光子，而将量子通信拓展到白天，将巨大的地面通信站变得简易便携，适宜民用，这都是一轮新的怪兽要打。
在墨子号余下一年的设计寿命中，量子通信团队还有许多设想希望实现。
2001年，潘建伟回国组建量子通信团队，时光已流过16年，距离量子卫星通信项目获批，过去了6年。距离二十世纪初，量子力学理论建立的群星璀璨时，已经过去了100多年。普朗克、海森堡、薛定谔等理论创立者，把自己的理论刻成了墓志铭。
2017年的元旦，彭承志、廖胜凯、任继刚和各个地面站的科研人员难得凑到了一起，在中国科大上海研究院的元旦晚会上，他们唱起了量子星版的《南山南》：
“你在地球的轨道里自由的飞，我在地面的山顶上冷风在吹……如果所有地面站连在一起，扫过夜空只为拥抱你。”
最后他们挥挥手，“一路顺风，我们的量子星。”
墨子号在天空飞行的第343天，吴骋在南山的夜空里，看到墨子号划出漂亮的轨迹，在300秒中，穿过云层，穿过北斗七星，穿过横贯天顶的银河。
而那一夜在天顶闪烁的星辰，不知有多少已经耗尽能量，湮灭在宇宙之中。唯有它们发出的光芒，在宇宙中飞行过亿万年，在那一刻抵达南山的夜空。