星地量子密鑰分發(fā)實(shí)驗示意圖。(受訪(fǎng)單位供圖)
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“信息論可證”安全性的通信方式，將大幅提升現有信息系統的信息安全傳輸水平。利用衛星平臺進(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)現全球范圍的量子保密通信。
此前中國科研人員利用“墨子號”量子科學(xué)實(shí)驗衛星首次實(shí)現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(jià)更低、身材更“苗條”的微納衛星，多顆組網(wǎng)構建高效率、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星。“這顆微納衛星的成本只有‘墨子號’的二十分之一，衛星自重、載荷重量也降低約一個(gè)數量級，但光源頻率提升約6倍。”廖勝凱說(shuō)，研究團隊同時(shí)升級了小巧輕便的地面站系統。
此次，量子微納衛星與中國濟南、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)現實(shí)時(shí)星地量子密鑰分發(fā)實(shí)驗。以衛星作為可信中繼，研究團隊進(jìn)一步實(shí)現了地面相距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據中繼。
這一研究工作為未來(lái)發(fā)射多顆微納衛星構建“量子星座”奠定了堅實(shí)基礎，不僅為大規模實(shí)用化量子通信網(wǎng)絡(luò )的建設提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐，更為量子互聯(lián)網(wǎng)的全球部署開(kāi)辟了新的發(fā)展路徑。
3月20日，國際權威學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志在線(xiàn)發(fā)表了這一成果，審稿人稱(chēng)贊此成果是“技術(shù)上令人欽佩的成就”“展示了衛星量子密鑰分發(fā)技術(shù)的成熟”。
