中国首次实现星地实时(shi)量子通信和万公里(li)密(mi)钥共享
相隔(ge)一万多公里(li)，如(ru)何分发(fa)量子密(mi)钥
本报(bao)记者??徐??靖 《人民日报(bao)》（2025年04月09日第 12 版(ban)）
近日，中国科学技术大学潘建伟、彭承志、廖胜凯等联合(he)济南(nan)量子技术研究院(yuan)、中国科学院(yuan)上海技术物理研究所、微小卫星创新研究院(yuan)等单位(wei)组成的研究团队，在国际上首次实现量子微纳卫星与小型化、可移(yi)动地面站(zhan)之间的实时(shi)星地量子密(mi)钥分发(fa)，在单次卫星通过期间实现了多达100万比特的安全密(mi)钥共享。在此基础上，联合(he)团队和南(nan)非科研团队合(he)作，在中国和南(nan)非之间相隔(ge)12900多公里(li)的距离上建立了量子密(mi)钥，完成对图像数据(ju)“一次一密(mi)”加(jia)密(mi)和传输，为实用化卫星量子通信组网铺平了道路。这(zhe)一成果在国际期刊《自然》在线发(fa)表，审稿人称此成果是“技术上令人钦佩的成就”“展示了卫星量子密(mi)钥分发(fa)技术的成熟”。
目前，基于光纤(xian)链路的城域城际量子通信已发(fa)展成熟并初步得以应用。“地面的光纤(xian)链路，相当(dang)于通过地面光纤(xian)互联点到点，像合(he)肥(fei)城域网、京沪干线，都是点到点距离百(bai)公里(li)级别，并通过中继扩展到千公里(li)级别。跨沙漠、跨海洋等距离更(geng)远、地貌更(geng)复杂的情况(kuang)，很难通过地面光纤(xian)设施实现。”中国科大合(he)肥(fei)微尺度物质科学国家研究中心教授级高级工程师廖胜凯说。
从天(tian)空走呢？廖胜凯先容，利(li)用卫星平台进行自由(you)空间量子密(mi)钥分发(fa)，可有(you)效克服地面光纤(xian)链路限制。研究团队成功突破了低成本小型化诱骗态量子光源技术、复合(he)激光通信的实时(shi)密(mi)钥提取技术、基于卫星姿控的高精度跟瞄等关键技术，完成星载(zai)量子密(mi)钥分发(fa)载(zai)荷(he)、量子微纳卫星平台研制，密(mi)钥生成时(shi)效性由(you)数天(tian)时(shi)间完成提高到单轨实时(shi)成码。
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(li)的北(bei)京站(zhan)和南(nan)非斯坦陵布什站(zhan)之间的密(mi)钥共享和数据(ju)中继。该研究工作为未来发(fa)射多颗(ke)微纳卫星构建“量子星座”奠定基础，为大规模实用化量子通信网络的建设提供(gong)了关键技术支撑。
“量子通信未来的初步应用主(zhu)要在加(jia)强信息安全方面，尤(you)其是‘一次一密(mi)’的加(jia)密(mi)方式(shi)，再强大的计算(suan)机也无法破解，金(jin)融、能源等行业对此有(you)迫切需求。下一步，需要与经典(dian)的信息安全系(xi)统和现存的地面光纤(xian)保密(mi)通信网络进行融合(he)，未来通过发(fa)射多颗(ke)卫星形成网络，量子通信的价值和优势(shi)将进一步展现。”廖胜凯说。