记者从中国科学技术大学获悉，该校潘建伟、彭承志、廖胜凯等科研人员与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，近期在国际上首次成功实现微纳量子卫星与小型化、可移动地面站之间的实时星地量子密钥分发，单次卫星通过期间共享了多达100万比特的安全密钥。该团队还与南非斯坦陵布什大学合作，在中国与南非之间相隔12900多公里的距离上建立了量子密钥，实现了图像数据的“一次一密”加密传输。这项成果为构建实用化卫星量子通信组网奠定了坚实基础，相关研究成果已于2025年3月20日在《自然》杂志在线发表。

　　通信安全是国家信息安全和经济社会发展的基石。量子保密通信，特别是基于量子密钥分发的通信方式，是目前唯一被证明绝对安全的通信手段，能大幅提升信息系统的安全传输能力。然而，光纤链路存在固有损耗，难以实现远距离乃至全球化的量子保密通信。卫星平台的自由空间量子密钥分发技术则能有效突破这一限制，实现全球范围内的量子保密通信。

　　中国科学技术大学携手多家科研机构，在星地量子通信领域取得了多项开创性成果。此前，“墨子号”量子科学实验卫星已首次实现星地量子密钥分发，并与“京沪干线”构成首个天地一体化广域量子保密通信网络，验证了卫星量子通信的全球化可行性。但“墨子号”无法直接覆盖全球且成本高昂，因此发射低成本微纳量子卫星并实现组网成为迫切需求。

　　为实现这一目标，研究团队突破了低成本小型化诱骗态量子光源、复合激光通信的实时密钥提取、高精度跟瞄等关键技术，研制出重量仅约23kg的星载量子密钥分发载荷和量子微纳卫星平台。相比“墨子号”，其重量轻了10倍，光源频率却提升了6倍，密钥生成时效性显著提高。同时，团队还发展了小型化地面站系统，重量降至约100kg，能快速部署，适应各种环境，支持移动量子通信。

　　在本研究中，量子微纳卫星与多个地面光学站建立了光链路，实现了实时星地量子密钥分发实验。星载量子诱骗态光源平均每秒发送2.5亿个信号光子，结合上下行光通信实现密钥的实时提取，单次过轨实验可生成250kbits至1Mbits的安全密钥，平均成码率可达3kbps。通过卫星作为可信中继，团队实现了北京站和南非斯泰伦博斯站之间的密钥共享和数据中继。

　　这项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，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，也为量子互联网的全球部署开辟了新路径。

△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-南非“一次一密”加密传输的图片：长城照片

△中国-南非“一次一密”加密传输的图片：南非斯坦陵布什大学实验现场

（文章来源：央视新闻客户端）

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