12900公里！中国科大量子微纳卫星迎来新突破

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人民网合肥3月20日电 (记者汪瑞华)据中国科学技能大学最新消息，该校潘建伟、彭承志、廖胜凯等，联合济南量子技能研究院、中国科学院上海技能物理研究所、微小卫星创新研究院等单位构成的研究团队，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及时星地量子密钥分发，在单次卫星通逾期间实现了多达1百万比特的安全密钥共享。
在此底子上，联合团队和南非斯坦陵布什(Stellenbosch)大学科研团队相助，在中国和南非之间相隔12900多公里的间隔上建立了量子密钥，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讯组网铺平了蹊径。相关研究结果于2025年3月20日在线发表在国际学术期刊《天然》杂志上。
通讯安全是国家信息安全和经济社会发展的紧张底子。基于量子密钥分发的量子保密通讯是迄今唯一可实现“信息论可证”安全的通讯方式，将大幅提升现有信息体系的安全传输水平。
如今，基于光纤链路的城域城际量子通讯已发展成熟并开端得以应用，但要实现远间隔以致举世化的量子保密通讯，必要克服光纤存在的固有损耗以及难以覆盖举世的题目。利用卫星平台进行自由空间量子密钥分发，能够实现举世范围的量子保密通讯。
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讯骨干网“京沪干线”构成首个天地一体化广域量子保密通讯网络，充实验证了基于卫星实现举世化量子通讯的可行性。
由于“墨子号”量子卫星无法直接覆盖举世且本钱较高，发射多颗低本钱量子微纳卫星并实现组网运行，已成为构建高服从、实用化、举世化量子通讯网络的迫切需求。
朝向这一目的，研究团队乐成突破了低本钱小型化诱骗态量子光源技能、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关键技能，完成星载量子密钥分发载荷、量子微纳卫星平台研制，载荷重量约23kg，相比“墨子号”低落约一个数量级，光源频率提升约6倍，密钥天生时效性由数天时间完成提高到单轨及时成码。
在系列技能突破的底子上，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日乐成发射入轨。研究团队进一步发展了小型化地面站体系，相对第一代重约13吨的地面站，重量低落了约两个数量级到达低于100kg的水平，能够快速部署，可适应都会、山区、高原等各类情况，原理上已可支撑移动量子通讯。
在本研究工作中，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，实现及时星地量子密钥分发实验。星载量子诱骗态光源均匀每秒发送2.5亿个信号光子，结合上下行光通讯实现密钥的及时提取，一次过轨对接实验可天生250kbits-1Mbits的安全密钥，均匀成码率可达3kbps。以卫星作为可信中继，研究团队进一步实现了地面相距12900km北京站和南非斯坦陵布什站之间的密钥共享和数据中继。
值得一提的是，该研究工作为将来发射多颗微纳卫星构建“量子星座”奠基了坚实底子，不光为大规模实用化量子通讯网络的建设提供了关键技能支撑，更为量子互联网的举世部署开辟了新的发展路径。

来源：https://www.toutiao.com/article/7483704134865043995
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