新華社合肥3月20日電 記者20日從中國科學技術大學了解到，學校科研人員潘建偉、彭承志、廖勝凱等與國內外多個科研團隊合作，在國際上首次實現量子微納衛星與小型化、可移動地面站之間的實時星地量子密鑰分發，在單次衛星通過期間實現了多達100萬比特的安全密鑰共享，並在中國和南非之間相隔12900多公里的距離上建立了量子密鑰，完成對圖像數據「一次一密」加密和傳輸，為實用化衛星量子通信組網鋪平了道路。
基於量子密鑰分發的量子保密通信是迄今唯一可實現「信息論可證」安全性的通信方式，將大幅提升現有信息系統的信息安全傳輸水平。利用衛星平台進行自由空間量子密鑰分發，能夠突破光纖等傳輸限制，實現全球範圍的量子保密通信。
此前中國科研人員利用「墨子號」量子科學實驗衛星首次實現了星地量子密鑰分發，然而其成本高、覆蓋面有限。科研人員嘗試發射造價更低、身材更「苗條」的微納衛星，多顆組網構建高效率、實用化、全球化量子通信網絡。
2022年7月，中國發射國際首顆量子微納衛星。「這顆微納衛星的成本只有『墨子號』的二十分之一，衛星自重、載荷重量也降低約一個數量級，但光源頻率提升約6倍。」廖勝凱說，研究團隊同時升級了小巧輕便的地面站系統。
此次，量子微納衛星與中國濟南、合肥、武漢、北京、上海以及南非的斯泰倫博斯等地面光學站建立光鏈路，實現實時星地量子密鑰分發實驗。以衛星作為可信中繼，研究團隊進一步實現了地面相距12900多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。
這一研究工作為未來發射多顆微納衛星構建「量子星座」奠定了堅實基礎，不僅為大規模實用化量子通信網絡的建設提供了關鍵技術支撐，更為量子互聯網的全球部署開闢了新的發展路徑。
3月20日，國際權威學術期刊《自然》雜誌在線發表了這一成果，審稿人稱讚此成果是「技術上令人欽佩的成就」「展示了衛星量子密鑰分發技術的成熟」。
頂圖圖說：量子微納衛星「濟南一號」星地量子密鑰分發實驗示意圖。圖源 新華社
