中国科大首次实现量子微纳卫星与可移动地面站间的实时星地量子密钥分发
中国迷信技能年夜学潘建伟、彭承志、廖胜凯等，结合济南量子技能研究院、中国迷信院上海技能物理研究所、弱小卫星立异研究院等单元构成的研究团队，正在国际上初次完成量子微纳卫星与小型化、可挪动高空站之间的及时星地量子密钥分发，正在单次卫星经由过程时期完成了多达1百万比特的保险密钥同享。正在此根蒂根基上，结合团队以及南非斯坦陵布什（Stellenbosch）年夜学科研团队互助，正在中国以及南非之间相隔12900多千米的间隔上成立了量子密钥，实现对图象数据“一次一密”加密以及传输。该事情为实用化卫星量子通讯组网摊平了门路。相干研究结果于2025年3月20日正在线颁发正在国际学术期刊《天然》杂志上。通讯保险是国度信息保险以及经济社会成长的重要根蒂根基。基于量子密钥分发的量子窃密通讯是迄今独一可完成“信息论可证”保险的通讯体式格局，将年夜幅晋升现有信息体系的保险传输程度。今朝，基于光纤链路的城域城际量子通讯已成长成熟并开端患上以使用。为完成远间隔以致寰球化的量子窃密通讯，需求降服光纤存正在的固有损耗和难以笼罩寰球的问题。哄骗卫星平台举行自由空间量子密钥分发，可以或许有用降服这些限定，完成寰球规模的量子窃密通讯。中国科年夜与多家科研机构协同
中国迷信技能年夜学潘建伟、彭承志、廖胜凯等，结合济南量子技能研究院、中国迷信院上海技能物理研究所、弱小卫星立异研究院等单元构成的研究团队，正在国际上初次完成量子微纳卫星与小型化、可挪动高空站之间的及时星地量子密钥分发，正在单次卫星经由过程时期完成了多达1百万比特的保险密钥同享。正在此根蒂根基上，结合团队以及南非斯坦陵布什（Stellenbosch）年夜学科研团队互助，正在中国以及南非之间相隔12900多千米的间隔上成立了量子密钥，实现对图象数据“一次一密”加密以及传输。该事情为实用化卫星量子通讯组网摊平了门路。相干研究结果于2025年3月20日正在线颁发正在国际学术期刊《天然》杂志上。
通讯保险是国度信息保险以及经济社会成长的重要根蒂根基。基于量子密钥分发的量子窃密通讯是迄今独一可完成“信息论可证”保险的通讯体式格局，将年夜幅晋升现有信息体系的保险传输程度。今朝，基于光纤链路的城域城际量子通讯已成长成熟并开端患上以使用。为完成远间隔以致寰球化的量子窃密通讯，需求降服光纤存正在的固有损耗和难以笼罩寰球的问题。哄骗卫星平台举行自由空间量子密钥分发，可以或许有用降服这些限定，完成寰球规模的量子窃密通讯。
中国科年夜与多家科研机构协同攻关，正在星地量子通讯方面开展了一系列开创性研究。中国科年夜牵头研制的“墨子号”量子迷信试验卫星正在国际上初次完成了星地量子密钥分发，并与高空光纤量子窃密通讯主干网“京沪支线”组成首个六合一体化广域量子窃密通讯收集，充实验证了基于卫星完成寰球化量子通讯的可行性。因为“墨子号”量子卫星无奈间接笼罩寰球且本钱较高，发射多颗低本钱量子微纳卫星并完成组网运转，已成为构建高效率、实用化、寰球化量子通讯收集的火急需要。
朝向这一方针，研究团队胜利冲破了低本钱小型化拐骗态量子光源技能、复合激光通讯的及时密钥提取技能、基于卫星姿控的高精度跟瞄等要害技能，实现星载量子密钥分发载荷、量子微纳卫星平台研制，载荷分量约23kg，相比“墨子号”升高约一个数目级，光源频次晋升约6倍，密钥天生时效性由数地利间实现普及到单轨及时成码。正在系列技能冲破的根蒂根基上，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日胜利发射入轨。研究团队进一步成长了小型化高空站体系，绝对第一代重约13吨的高空站，分量升高了约两个数目级到达低于100kg的程度，可以或许疾速安排，可顺应都会、山区、高原等各种情况，道理上已可支撑挪动量子通讯。
正在本研究事情中，量子微纳卫星与济南、合胖、南山、武汉、北京、上海、南非斯坦陵布什等高空光学站成立光链路，完成及时星地量子密钥分发试验。星载量子拐骗态光源平均每一秒发送2.5亿个旌旗灯号光子，联合上上行光通讯完成密钥的及时提取，一次过轨对接试验可天生250kbits-1Mbits的保险密钥，平均成码率可达3kbps。以卫星作为可托中继，研究团队进一步完成了高空相距12900km北京站以及南非斯坦陵布什站之间的密钥同享以及数据中继。
图1 量子微纳卫星“济南一号”星地量子密钥分发试验示用意
图2 中国-南非“一次一密”加密传输的图片（上图：长城照片；下图：南非斯坦陵布什年夜学试验现场）
该研究事情为将来发射多颗微纳卫星构建“量子星座”奠基了松软根蒂根基，不只为年夜范围实用化量子通讯收集的设置装备摆设供给了要害技能支撑，更为量子互联网的寰球安排斥地了新的成长路径。
《天然》杂志审稿人称颂该结果是“技能上使人敬佩的成绩（a technically impressive achievement）”，代表了“基于可托节点量子星座供给广域卫星量子密钥分发办事的长脚前进（represents considerable progress towards trusted-node constellations for wide-spread satellite QKD services）”，并“展示了卫星量子密钥分发技能的成熟，代表了完成量子以及经典通讯卫星星座的里程碑（shows the maturity of the satellite QKD technology and it represents a milestone for the realization of a satellite-constellation for quantum and classical co妹妹unication）”。《天然》杂志还以“向长间隔保险量子通讯的实际奔腾（A practical leap towards secure quantum co妹妹unication over long distances）”为题配发研究简报（Research Briefing）举行报导，《天然》播客（Nature Podcast）、闻名迷信杂志英国《新迷信家》（New Scientist）等也对该事情举行了专题报导。
该研究事情获得了科技部、中国迷信院、国度天然迷信基金委、安徽省、山东省、上海市等的撑持。
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