中國實現萬公里星地量子通信
橫跨亞非完成加密傳輸 為實用化組網鋪平道路
綜合新華社報道，中國科學技術大學研究團隊與合作者在國際上首次實現量子微納衛星與小型化、可移動地面站之間的實時星地量子密鑰分發，並在中國和南非之間相隔12,900多公里的距離上，完成對圖像數據「一次一密」加密和傳輸，為實用化衛星量子通信組網鋪平了道路。國際權威學術期刊《自然》雜誌在線3月20日發表了這一成果，審稿人稱讚此成果是「技術上令人欽佩的成就」，「展示了衛星量子密鑰分發技術的成熟」。
基於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。利用衛星平台進行自由空間量子密鑰分發，能夠突破光纖等傳輸限制，實現全球範圍的量子保密通信。
造價更低 身材更「苗條」
此前，在2016年，中國潘建偉科研團隊牽頭研製的世界首顆量子科學實驗衛星「墨子號」發射升空，在世界上首次實現衛星和地面之間的量子通信，然而其成本高、覆蓋範圍有限。科研人員嘗試發射造價更低、身材更「苗條」的微納衛星，多顆組網構建高效率、實用化、全球化量子通信網絡。
2022年7月，中國發射國際首顆量子微納衛星「濟南一號」。「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數量級，但光源頻率提升約6倍。」廖勝凱說，研究團隊同時升級了小巧輕便的地面站系統。
據介紹， 在本研究工作中，「濟南一號」與濟南、合肥、北京、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；並以衛星作為可信中繼，研究團隊進一步實現了地面北京站和南非斯泰倫博斯站之間的密鑰共享和數據中繼。
未來將構建「量子星座」
「那是非常激動人心的時刻。」參與這項研究的南非斯泰倫博斯大學量子計算教授弗朗西斯科·彼得魯喬內回憶說。斯泰倫博斯大學工程樓的屋頂上，建了一個地面站與中國的衛星通信。這裏的環境合適，濕度低，天空經常晴朗無雲。就在一個晴朗的夜空，地面站接收到衛星信號。
「我們非常自豪能夠與中國合作。」彼得魯喬內說，中國在量子通信等領域處於世界領先地位。南非專家與中國同行合作有助於提升自身的專業知識，同時也作出了自己的貢獻，可以說是一種「雙贏」。他指出，這次是在南半球開展的首次衛星量子密鑰分發實驗，說明南半球沒有被排除在未來的相關技術進展之外。
如今，量子科技正在催生一系列新興產業，這是加入新的產業革命的良機。
這次跨越上萬公里的量子通信實驗成功，意味着未來可以發射多顆微納衛星構建「量子星座」，在全球部署具有良好保密性的量子通信網絡。斯泰倫博斯大學物理系高級講師婭西拉·伊斯梅爾說，「要完成這個目標，需要國際合作來保證建設全球性的量子網絡。」
