人民網濟南3月21日電 （鄭昕橋）濟南量子技術研究院聯合中國科學技術大學、中國科學院上海技術物理研究所、微小衛星創新研究院等單位組成的研究團隊，在國際上首次實現“濟南一號”微納量子衛星與小型化、可移動地面站之間的實時星地量子密鑰分發，在單次衛星通過期間實現多達1百萬比特的安全密鑰共享，并在中非之間12900多公里的距離上建立量子密鑰，完成對圖像數據“一次一密”加密和傳輸。

國際學術期刊《自然》雜志3月20日在線發表了相關研究成果。

基于量子密鑰分發的量子保密通信，是迄今唯一可實現“信息論可證”安全的通信方式，可大幅提升現有信息系統的安全傳輸水平。目前，基于光纖鏈路的城域城際量子通信已發展成熟并初步得到應用，而遠距離乃至全球化的量子保密通信，還需要克服光纖存在的固有損耗以及難以覆蓋全球的問題。

濟南量子技術研究院與多家科研機構協同攻關，在星地量子通信方面開展了一系列開創性研究，國際首顆量子微納衛星“濟南一號”成功發射。“濟南一號”量子微納衛星載荷重量約23kg，比2017年中國科學技術大學牽頭研制的“墨子號”量子科學實驗衛星降低約一個數量級，光源頻率提升約6倍，密鑰生成時效性由數天時間完成提高到單軌實時成碼。

部署在濟南量子技術研究院科研樓頂的小型化地面站。人民網 鄭昕橋攝

在本研究工作中，“濟南一號”量子微納衛星與濟南、合肥、南山、武漢、北京、上海、南非斯泰倫博斯等地面光學站建立光鏈路，實現實時星地量子密鑰分發實驗。星載量子誘騙態光源平均每秒發送2.5億個信號光子，結合上下行光通信實現密鑰的實時提取，一次過軌對接實驗可生成250 kbits-1Mbits的安全密鑰，平均成碼率可達3 kbps。以衛星作為可信中繼，研究團隊進一步實現了地面相距12900公里的北京站和南非斯泰倫博斯站之間的密鑰共享和數據中繼。

量子微納衛星“濟南一號”星地量子密鑰分發實驗示意圖。中國科學技術大學供圖

中國-南非“一次一密”加密傳輸的圖片：長城照片。中國科學技術大學供圖

該研究工作為未來發射多顆微納衛星構建“量子星座”奠定了堅實基礎，不僅為大規模實用化量子通信網絡的建設提供了關鍵技術支撐，更為量子互聯網的全球部署開辟了新的發展路徑。

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