新華社合肥3月20日電 記者20日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)了解到，學(xué)?？蒲腥藛T潘建偉、彭承志、廖勝凱等與國內(nèi)外多個科研團(tuán)隊合作，在國際上首次實(shí)現(xiàn)量子微納衛(wèi)星與小型化、可移動地面站之間的實(shí)時星地量子密鑰分發(fā)，在單次衛(wèi)星通過期間實(shí)現(xiàn)了多達(dá)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(shù)據(jù)「一次一密」加密和傳輸，為實(shí)用化衛(wèi)星量子通信組網(wǎng)鋪平了道路。
基於量子密鑰分發(fā)的量子保密通信是迄今唯一可實(shí)現(xiàn)「信息論可證」安全性的通信方式，將大幅提升現(xiàn)有信息系統(tǒng)的信息安全傳輸水平。利用衛(wèi)星平臺進(jìn)行自由空間量子密鑰分發(fā)，能夠突破光纖等傳輸限制，實(shí)現(xiàn)全球範(fàn)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(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星首次實(shí)現(xiàn)了星地量子密鑰分發(fā)，然而其成本高、覆蓋面有限?？蒲腥藛T嘗試發(fā)射造價更低、身材更「苗條」的微納衛(wèi)星，多顆組網(wǎng)構(gòu)建高效率、實(shí)用化、全球化量子通信網(wǎng)絡(luò)。
2022年7月，中國發(fā)射國際首顆量子微納衛(wèi)星?！高@顆微納衛(wèi)星的成本只有『墨子號』的二十分之一，衛(wèi)星自重、載荷重量也降低約一個數(shù)量級，但光源頻率提升約6倍。」廖勝凱說，研究團(tuán)隊同時升級了小巧輕便的地面站系統(tǒng)。
此次，量子微納衛(wèi)星與中國濟(jì)南、合肥、武漢、北京、上海以及南非的斯泰倫博斯等地面光學(xué)站建立光鏈路，實(shí)現(xiàn)實(shí)時星地量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)。以衛(wèi)星作為可信中繼，研究團(tuán)隊進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)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(shù)據(jù)中繼。
這一研究工作為未來發(fā)射多顆微納衛(wèi)星構(gòu)建「量子星座」奠定了堅實(shí)基礎(chǔ)，不僅為大規(guī)模實(shí)用化量子通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐，更為量子互聯(lián)網(wǎng)的全球部署開闢了新的發(fā)展路徑。
3月20日，國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然》雜誌在線發(fā)表了這一成果，審稿人稱讚此成果是「技術(shù)上令人欽佩的成就」「展示了衛(wèi)星量子密鑰分發(fā)技術(shù)的成熟」。
頂圖圖說：量子微納衛(wèi)星「濟(jì)南一號」星地量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)示意圖。圖源 新華社
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