人民網(wǎng)濟(jì)南3月21日電 （鄭昕橋）濟(jì)南量子技術(shù)研究院聯(lián)合中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所、微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院等單位組成的研究團(tuán)隊(duì)，在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)“濟(jì)南一號(hào)”微納量子衛(wèi)星與小型化、可移動(dòng)地面站之間的實(shí)時(shí)星地量子密鑰分發(fā)，在單次衛(wèi)星通過(guò)期間實(shí)現(xiàn)多達(dá)1百萬(wàn)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(duì)圖像數(shù)據(jù)“一次一密”加密和傳輸。

國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志3月20日在線發(fā)表了相關(guān)研究成果。

基于量子密鑰分發(fā)的量子保密通信，是迄今唯一可實(shí)現(xiàn)“信息論可證”安全的通信方式，可大幅提升現(xiàn)有信息系統(tǒng)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(fā)展成熟并初步得到應(yīng)用，而遠(yuǎn)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(wèn)題。

濟(jì)南量子技術(shù)研究院與多家科研機(jī)構(gòu)協(xié)同攻關(guān)，在星地量子通信方面開展了一系列開創(chuàng)性研究，國(guó)際首顆量子微納衛(wèi)星“濟(jì)南一號(hào)”成功發(fā)射。“濟(jì)南一號(hào)”量子微納衛(wèi)星載荷重量約23kg，比2017年中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)牽頭研制的“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星降低約一個(gè)數(shù)量級(jí)，光源頻率提升約6倍，密鑰生成時(shí)效性由數(shù)天時(shí)間完成提高到單軌實(shí)時(shí)成碼。

部署在濟(jì)南量子技術(shù)研究院科研樓頂?shù)男⌒突孛嬲尽Ｈ嗣窬W(wǎng) 鄭昕橋攝

在本研究工作中，“濟(jì)南一號(hào)”量子微納衛(wèi)星與濟(jì)南、合肥、南山、武漢、北京、上海、南非斯泰倫博斯等地面光學(xué)站建立光鏈路，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)星地量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)。星載量子誘騙態(tài)光源平均每秒發(fā)送2.5億個(gè)信號(hào)光子，結(jié)合上下行光通信實(shí)現(xiàn)密鑰的實(shí)時(shí)提取，一次過(guò)軌對(duì)接實(shí)驗(yàn)可生成250 kbits-1Mbits的安全密鑰，平均成碼率可達(dá)3 kbps。以衛(wèi)星作為可信中繼，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)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(shù)據(jù)中繼。

量子微納衛(wèi)星“濟(jì)南一號(hào)”星地量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)示意圖。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)供圖

中國(guó)-南非“一次一密”加密傳輸?shù)膱D片：長(zhǎng)城照片。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)供圖

該研究工作為未來(lái)發(fā)射多顆微納衛(wèi)星構(gòu)建“量子星座”奠定了堅(jiān)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)的全球部署開辟了新的發(fā)展路徑。

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