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3月20日凌晨，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)宣布了一項(xiàng)重大科研成果：該校潘建偉、彭承志、廖勝凱等科研人員聯(lián)合濟(jì)南量子技術(shù)研究院、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)了量子微納衛(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)星通過期間實(shí)現(xiàn)了多達(dá)100萬比特的安全密鑰共享。 這一突破性成果標(biāo)志著全球量子通信技術(shù)邁入了新的發(fā)展階段。量子密鑰分發(fā)是迄今為止唯一被證明安全的通信方式，能夠大幅提升信息系統(tǒng)的安全傳輸水平。傳統(tǒng)的光纖量子通信雖然已取得一定進(jìn)展，但在實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離和全球化通信方面仍面臨諸多挑戰(zhàn)。此次研究利用衛(wèi)星平臺(tái)進(jìn)行自由空間量子密鑰分發(fā)，有效克服了光纖的固有損耗和覆蓋范圍限制，為實(shí)現(xiàn)全球量子保密通信奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。 量子通信作為量子信息科學(xué)的重要分支，以其無條件安全性在信息安全領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力。星地量子密鑰分發(fā)是構(gòu)建全球量子通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，然而傳統(tǒng)星地量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)多依賴大型固定地面站，存在成本高、靈活性差等問題，限制了量子通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用與進(jìn)一步發(fā)展。 研究團(tuán)隊(duì)成功突破了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，包括低成本小型化誘騙態(tài)量子光源技術(shù)、復(fù)合激光通信的實(shí)時(shí)密鑰提取技術(shù)以及基于衛(wèi)星姿控的高精度跟瞄技術(shù)。這些技術(shù)的突破使得星載量子密鑰分發(fā)載荷的重量大幅降低至約23公斤，相比“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星減少了約一個(gè)數(shù)量級(jí)，同時(shí)光源頻率提升了約6倍，密鑰生成時(shí)效性由數(shù)天縮短至單軌實(shí)時(shí)成碼。 在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)還與南非斯坦陵布什大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)合作，在相隔12900多公里的距離上建立了量子密鑰，成功完成了對(duì)圖像數(shù)據(jù)的“一次一密”加密和傳輸。這一實(shí)驗(yàn)不僅驗(yàn)證了星地量子密鑰分發(fā)的可行性，也為未來構(gòu)建多顆微納衛(wèi)星組成的“量子星座”提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐，開辟了量子互聯(lián)網(wǎng)全球部署的新路徑。 相關(guān)研究成果已于2025年3月20日在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》在線發(fā)表。這一突破性進(jìn)展將為大規(guī)模實(shí)用化量子通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)提供有力支持，推動(dòng)量子互聯(lián)網(wǎng)的全球發(fā)展。 |
