相隔一万多公里，如何分发量子密钥？

【导语】中国科研团队在国际上首次实现星地实时量子通信和万公里密钥共享，标志着卫星量子通信技术取得重大突破。该成果由中国科学技术大学联合多家研究机构共同完成，并在《自然》期刊上发表，审稿人赞誉其为技术上的卓越成就。这一进展为构建实用化卫星量子通信组网铺平了道路，未来有望在加强信息安全方面发挥重要作用。

中国首次实现星地实时量子通信和万公里密钥共享

近日，中国科学技术大学潘建伟、彭承志、廖胜凯等联合济南量子技术研究院、中国科学院上海技术物理研究所、微小卫星创新研究院等单位组成的研究团队，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，联合团队和南非科研团队合作，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，为实用化卫星量子通信组网铺平了道路。这一成果在国际期刊《自然》在线发表，审稿人称此成果是“技术上令人钦佩的成就”“展示了卫星量子密钥分发技术的成熟”。

目前(qián)，基(jī)于(yú)光(guāng)纤(xiān)链(liàn)路的(de)城(chéng)域城(chéng)际(jì)量(liàng)子(zi)通(tōng)信(xìn)已(yǐ)发(fā)展(zhǎn)成(chéng)熟(shú)并(bìng)初(chū)步(bù)得(de)以(yǐ)应(yīng)用(yòng)。“地(de)面(miàn)的(de)光(guāng)纤(xiān)链(liàn)路，相(xiāng)当(dāng)于(yú)通(tōng)过(guò)地(de)面(miàn)光(guāng)纤(xiān)互(hù)联(lián)点(diǎn)到(dào)点(diǎn)，像(xiàng)合(hé)肥城域网、京沪干线，都是点到点距离百公里级别，并通过中继扩展到千公里级别。跨沙漠、跨海洋等距离更远、地貌更复杂的情况，很难通过地面光纤设施实现。”中国科大合肥微尺度物质科学国家研究中心教授级高级工程师廖胜凯说。

从天空走呢？廖胜凯介绍，利用卫星平台进(jìn)行(xíng)自(zì)由(yóu)空(kōng)间(jiān)量(liàng)子(zi)密(mì)钥(yào)分(fēn)发(fā)，可(kě)有(yǒu)效(xiào)克(kè)服(fú)地(de)面(miàn)光(guāng)纤(xiān)链(liàn)路限(xiàn)制(zhì)。研(yán)究(jiū)团(tuán)队(duì)成(chéng)功(gōng)突(tū)破(pò)了(le)低(dī)成(chéng)本(běn)小(xiǎo)型化诱骗态量子光源技术、复合激光通信(xìn)的(de)实(shí)时(shí)密(mì)钥(yào)提(tí)取(qǔ)技(jì)术(shù)、基(jī)于(yú)卫(wèi)星(xīng)姿(zī)控(kòng)的(de)高(gāo)精(jīng)度(dù)跟(gēn)瞄(miáo)等(děng)关键技(jì)术(shù)，完(wán)成(chéng)星(xīng)载(zài)量(liàng)子(zi)密(mì)钥(yào)分(fēn)发(fā)载(zài)荷(hé)、量(liàng)子(zi)微(wēi)纳(nà)卫(wèi)星(xīng)平(píng)台(tái)研(yán)制，密钥生成时效性由数天时间完成提高到单轨实时成码。

以卫星作为可信中继，研究团队进一步实现了地面相距12900多公里的北京站和南非斯坦陵布什站之间的密钥共享和数据中继。该研究工作为未来发射多颗微纳卫星构建“量子星座”奠定基础，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。

“量子通信未来的初步应用主要在加强信息安全方面，尤其是‘一次一密’的加密方式，再(zài)强(qiáng)大(dà)的(de)计算机也无法破解，金融、能源等行业(yè)对(duì)此(cǐ)有迫切需求。下一步，需要与经典的信息安全系统和现存的地面光纤保密通信网络进行融合，未来通过发射多颗卫星形成网络，量子通信的价值和优势将进一步展现。”廖胜凯说。

人民日报记者 徐靖

《 人民日报 》（ 2025年04月09日 12 版）