中国科学技术大学网站20日消息，中国科学技术大学潘建伟、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、可移动地面站之间的即时星地量子金钥分发，在单次卫星通过期间实现了多达1百万比特的安全金钥共用。
▲中国实现星地量子金钥分发新突破。图为量子微纳卫星济南一号星地量子金钥分发实验示意图。（中国科学技术大学网站）
在此基础上，联合团队和南非斯坦陵布希（Stellenbosch）大学科研团队合作，在中国和南非之间相隔1万2900多公里的距离上建立了量子金钥，完成对图像数据“一次一密”加密和传输。该工作为实用化卫星量子通信组网铺平了道路。相关研究成果于3月20日线上发表在国际学术期刊《自然》杂志。
通信安全是资讯安全和经济社会发展的重要基础。基于量子金钥分发的量子保密通信是迄今唯一可实现“资讯理论可证”安全的通信方式，将大幅提升现有资讯系统的安全传输水准。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以应用。为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。利用卫星平台进行自由空间量子金钥分发，能够有效克服这些限制，实现全球范围的量子保密通信。
中国科大与多家科研机构协同攻关，在星地量子通信方面开展了一系列开创性研究。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金钥分发，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。由于“墨子号”量子卫星无法直接覆盖全球且成本较高，发射多颗低成本量子微纳卫星并实现组网运行，已成为构建高效率、实用化、全球化量子通信网路的迫切需求。
朝向这一目标，研究团队成功突破了低成本小型化诱骗态量子光源技术、複合雷射通信的即时金钥提取技术、基于卫星姿控的高精度跟瞄等关键技术，完成星载量子金钥分发载荷、量子微纳卫星平台研制，载荷重量约23kg，相比墨子号降低约一个数量级，光源频率提升约6倍，金钥生成时效性由数天时间完成提高到单轨即时成码。在系列技术突破的基础上，团队研制的国际首颗量子微纳卫星济南一号于2022年7月27日成功发射入轨。研究团队进一步发展了小型化地面站系统，相对第一代重约13吨的地面站，重量降低了约两个数量级达到低于100kg水准，能够快速部署，可适应城市、山区、高原等各类环境，原理上已可支撑移动量子通信。
来源：中时新闻网
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