跨半球連亞非！中國首次實現上萬公里星地量子通信

記者3月20日從中國科學技術大學了解到，學校潘建偉、彭承志、廖勝凱等與國內外多個科研團隊合作，在國際上首次實現量子微納衛星與小型化、可移動地面站之間的實時星地量子密鑰分發，在單次衛星通過期間實現了多達100萬比特的安全密鑰共享，並在中國和南非之間相隔12900多公里的距離上建立了量子密鑰，完成對圖像數據“一次一密”加密和傳輸，為實用化衛星量子通信組網鋪平了道路。

星地量子密鑰分發實驗示意圖。（受訪單位供圖）

基於量子密鑰分發的量子保密通信是迄今唯一可實現“信息論可證”安全性的通信方式，將大幅提升現有信息系統的信息安全傳輸水準。利用衛星平臺進行自由空間量子密鑰分發，能夠突破光纖等傳輸限制，實現全球範圍的量子保密通信。

此前中國科研人員利用“墨子號”量子科學實驗衛星首次實現了星地量子密鑰分發，然而其成本高、覆蓋面有限。科研人員嘗試發射造價更低、身材更“苗條”的微納衛星，多顆組網構建高效率、實用化、全球化量子通信網絡。

2022年7月，中國發射國際首顆量子微納衛星。“這顆微納衛星的成本只有‘墨子號’的二十分之一，衛星自重、載荷重量也降低約一個數量級，但光源頻率提升約6倍。”廖勝凱説，研究團隊同時升級了小巧輕便的地面站系統。

此次，量子微納衛星與中國濟南、合肥、武漢、北京、上海以及南非的斯泰倫博斯等地面光學站建立光鏈路，實現實時星地量子密鑰分發實驗。以衛星作為可信中繼，研究團隊進一步實現了地面相距12900多公里的北京站和南非斯泰倫博斯站之間的密鑰共享和數據中繼。

這一研究工作為未來發射多顆微納衛星構建“量子星座”奠定了堅實基礎，不僅為大規模實用化量子通信網絡的建設提供了關鍵技術支撐，更為量子互聯網的全球部署開闢了新的發展路徑。

3月20日，國際權威學術期刊《自然》雜誌在線發表了這一成果，審稿人稱讚此成果是“技術上令人欽佩的成就”“展示了衛星量子密鑰分發技術的成熟”。（記者徐海濤、陳諾）