中國科研團隊在量子通信領域取得了重大突破，成功實現了微納量子衛星與小型化地面站之間的實時星地量子密鑰分發。這一成果標志著中國在衛星量子通信組網技術方面邁出了關鍵一步。
據中國科學技術大學宣布，科研團隊在國際上首次實現了這一技術，單次衛星通過期間即完成了多達100萬比特的安全密鑰共享。這一壯舉不僅驗證了衛星量子密鑰分發技術的可行性，更為構建全球化量子通信網絡奠定了堅實基礎。
尤為研究團隊還在中國和南非之間，跨越了12900多公里的遙遠距離，成功建立了量子密鑰，并實現了對圖像數據的“一次一密”加密傳輸。這一技術的實現，意味著量子通信可以跨越洲際，實現遠距離的安全通信。
此次研究的參與者包括中國科學技術大學的學者潘建偉、彭承志、廖勝凱等，他們與濟南量子技術研究院、中國科學院上海技術物理研究所、微小衛星創新研究院等單位緊密合作，共同攻克了這一技術難題。
量子微納衛星星地量子密鑰分發實驗示意圖
為了突破技術瓶頸，研究團隊在多個方面取得了顯著進展。他們成功研發了低成本小型化誘騙態量子光源技術，實現了復合激光通信的實時密鑰提取，以及基于衛星姿控的高精度跟瞄等關鍵技術。這些技術的突破，使得星載量子密鑰分發載荷和量子微納衛星平臺的研制成為可能。
與之前的“墨子號”量子衛星相比，此次研發的量子微納衛星載荷重量減輕了十倍，但光源頻率卻提升了約六倍。這一改進使得密鑰生成的時效性大幅提高，從數天時間縮短到單軌實時成碼。同時，研究團隊還發展了小型化地面站系統，該系統重量從第一代的13噸降低到現在的100公斤左右，不僅部署迅速，還能適應各種復雜環境。
在實驗中，量子微納衛星與濟南、合肥、南山、武漢、北京、上海以及南非斯泰倫博斯等地的地面光學站建立了光鏈路，實現了實時星地量子密鑰分發。星載量子誘騙態光源每秒發送2.5億個信號光子，結合上下行光通信實現密鑰的實時提取。一次過軌對接實驗即可生成250kbits至1Mbits的安全密鑰，平均成碼率達到3kbps。
研究團隊還利用衛星作為可信中繼，實現了地面相距12900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。這一技術的實現，進一步驗證了衛星量子通信在遠距離安全通信方面的潛力。
量子保密通信是目前唯一可實現“信息論可證”安全的通信方式。利用衛星平臺進行自由空間量子密鑰分發，可以有效克服光纖通信的固有損耗和覆蓋限制，實現全球范圍內的量子保密通信。這一技術的突破，將大幅提升現有信息系統的安全傳輸水平，為未來的信息安全提供有力保障。
