我国量子通信新飞跃：微纳卫星与地面站实时密钥分发

中国科学技术大学潘建伟、彭承志等团队联合其他单位在量子通信领域取得的重大突破，即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，阐述了该成果的背景、技术突破以及重要意义。

据记者3月20日从中国科学技术大学获取的消息，该校的潘建伟、彭承志、廖胜凯等科研人员，携手济南量子技术研究院等单位，在国际上创造了一项新的纪录——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。在单次卫星通过期间，成功实现了多达1百万比特的安全密钥共享。这一具有开创性的相关研究成果，已经在线发表于国际顶尖学术期刊《自然》之上。

由中国科学技术大学牵头研制的“墨子号”量子科学实验卫星，曾在国际上率先充分验证了基于卫星实现全球化量子通信的可行性。不过，“墨子号”量子卫星存在无法直接覆盖全球的局限，并且其发射和运营成本相对较高。因此，发射多颗低成本的量子微纳卫星并实现组网运行，逐渐成为构建高效率、实用化、全球化量子通信网络的迫切需求。

为了达成这一目标，研究团队历经努力，成功突破了多项关键技术。其中包括低成本小型化诱骗态量子光源技术，该技术为量子密钥分发提供了更为高效和稳定的光源；复合激光通信的实时密钥提取技术，确保了密钥能够在激光通信过程中实时、准确地提取；基于卫星姿控的高精度跟瞄技术，使得卫星能够精准地与地面站进行通信。在突破这些关键技术之后，研究团队顺利完成了星载量子密钥分发载荷以及量子微纳卫星平台的研制工作。

值得一提的是，该卫星平台载荷重量约为23公斤，与“墨子号”相比降低了约一个数量级。同时，光源频率提升了约6倍，密钥生成时效性也得到了极大的提高，从过去需要数天时间完成，提升到了单轨实时成码。在此基础上，联合团队与南非斯坦陵布什大学科研团队展开合作，在相隔12900多公里的距离上成功建立了量子密钥，并完成了对图像数据的“一次一密”加密和传输。

这一研究成果意义非凡，它为未来发射多颗微纳卫星构建“量子星座”奠定了坚实的基础。不仅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，更为量子互联网的全球部署开辟了全新的发展路径。

本文介绍了中国科学技术大学团队联合其他单位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这一重大突破。阐述了成果背景是“墨子号”的局限性促使量子微纳卫星组网需求增加，研究团队突破多项关键技术完成卫星平台研制，且卫星在重量、光源频率和密钥生成时效性上有显著提升，还与国外团队合作完成远距离密钥建立和数据加密传输。该成果为量子星座构建、实用化量子通信网络建设及量子互联网全球部署奠定基础、提供支撑和开辟新路径。