中国科学技术大学的潘建伟团队与合作者首次实现了量子微纳卫星与小型化、可移动地面站之间的实时星地量子密钥分发,实现了高达百万比特的安全密钥共享。这项突破为未来实用化卫星量子通信组网铺平了道路,并为全球范围的量子保密通信提供了可能。该成果被《自然》杂志称赞为技术上的重大成就,并代表了卫星量子密钥分发技术的成熟。此外,研究团队还成功研制并发射了国际首颗量子微纳卫星“济南一号”,进一步推动了实用化量子通信网络的建设。
研究团队成功研制并发射了国际首颗量子微纳卫星“济南一号”,该卫星可适应各类环境,原理上已可支撑移动量子通信。
研究团队不仅在中国和南非之间建立了量子密钥,还完成了图像数据的一次一密加密和传输,这为全球范围的量子保密通信提供了可能。
该研究工作为未来发射多颗微纳卫星构建“量子星座”奠定了坚实基础,并为大规模实用化量子通信网络的建设提供了关键技术支撑,为量子互联网的全球部署开辟了新的发展路径。
中国科学技术大学潘建伟、彭承志、廖胜凯等与合作者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实时星地量子密钥分发,在单次卫星通过期间实现了多达100万比特的安全密钥共享。
在此基础上,研究团队和南非斯坦陵布什大学科研团队合作,
在中国和南非之间相隔12900多公里的距离上建立了量子密钥,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信组网铺平了道路。
3月20日,相关研究成果在线发表于《自然》。
量子微纳卫星“济南一号”星地量子密钥分发实验示意图。中国科大供图
《自然》审稿人称赞该成果是“技术上令人钦佩的成就”,代表了“基于可信节点量子星座提供广域卫星量子密钥分发服务的长足进步”,并“展示了卫星量子密钥分发技术的成熟,代表了实现量子和经典通信卫星星座的里程碑”。《自然》还以“向长距离安全量子通信的现实飞跃”为题配发研究简报进行报道。
通信安全是国家信息安全和经济社会发展的重要基础。
基于量子密钥分发的量子保密通信是迄今唯一可实现“信息论可证”安全的通信方式,将大幅提升现有信息系统的安全传输水平。
利用卫星平台进行自由空间量子密钥分发,有望实现全球范围的量子保密通信。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、全球化量子通信网络的迫切需求。
在系列技术突破的基础上,研究团队研制了国际首颗量子微纳卫星“济南一号”,并于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,重量低于100公斤,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。