从中国到南非！我国实现12900公里安全量子通信

本网讯（记者 陈婉婉）中国科学技术大学3月20日宣布，中国科研团队在国际上首次实现量子微纳卫星与小型可移动地面站之间的实时星地量子密钥分发，并在中国和南非之间相隔12900多公里的距离上成功建立量子密钥，为实用化卫星量子通信组网铺平了道路。

这项工作由中国科学技术大学学者潘建伟、彭承志、廖胜凯等，联合济南量子技术研究院、中国科学院上海技术物理研究所、微小卫星创新研究院等单位共同完成。3月20日凌晨，国际学术期刊《自然》杂志在线发表了该研究成果。杂志审稿人称赞其“展示了卫星量子密钥分发技术的成熟，代表了实现量子和经典通信卫星星座的里程碑”。

通信安全是国家信息安全和经济社会发展的重要基础。基于量子密钥分发的量子保密通信，是迄今唯一可实现“信息论可证”安全的通信方式。目前，基于光纤链路的城域、城际量子通信已发展成熟并初步得到应用。然而，要实现远距离乃至全球化的量子保密通信，需要克服光纤存在的固有损耗以及难以覆盖全球的问题。利用卫星平台进行星地之间的量子密钥分发，成为科学家突破光纤限制的途径。

2017年，中国科大牵头研制的“墨子号”量子科学实验卫星在国际上首次实现了星地量子密钥分发，并与地面光纤量子保密通信骨干网“京沪干线”构成首个天地一体化广域量子保密通信网络，充分验证了基于卫星实现全球化量子通信的可行性。

随着研究工作的推进，中国科大团队进一步朝着构建更为高效率、实用化、全球化的量子通信网络这一新目标迈进。在“星”方面，突破系列关键技术，研制出更为高效的国际首颗量子微纳卫星“济南一号”，并于2022年成功发射入轨；在“地”方面，进一步发展了小型化地面站系统，大幅降低重量，使其便于快速部署，可适应城市、山区、高原等各类环境，从原理上已可支撑移动量子通信。

在本项研究工作中，量子微纳卫星与济南、合肥、南山、武汉、北京、上海、南非斯坦陵布什等地面光学站建立光链路，进行了实时星地量子密钥分发实验，单次卫星通过期间实现了多达100万比特的安全密钥共享。以卫星作为可信中继，研究团队进一步实现了地面相距12900多公里的北京站和南非斯坦陵布什站之间的密钥共享和数据中继。

据介绍，该研究工作为未来发射多颗微纳卫星构建“量子星座”奠定了坚实基础，不仅为大规模实用化量子通信网络的建设提供了关键技术支撑，更为量子互联网的全球部署开辟了新的发展路径。