中国科研团队在量子通信领域取得了重大突破，成功实现了微纳量子卫星与小型化地面站之间的实时星地量子密钥分发。这一成果标志着中国在卫星量子通信组网技术方面迈出了关键一步。
据中国科学技术大学宣布，科研团队在国际上首次实现了这一技术，单次卫星通过期间即完成了多达100万比特的安全密钥共享。这一壮举不仅验证了卫星量子密钥分发技术的可行性，更为构建全球化量子通信网络奠定了坚实基础。
尤为研究团队还在中国和南非之间，跨越了12900多公里的遥远距离，成功建立了量子密钥，并实现了对图像数据的“一次一密”加密传输。这一技术的实现，意味着量子通信可以跨越洲际，实现远距离的安全通信。
此次研究的参与者包括中国科学技术大学的学者潘建伟、彭承志、廖胜凯等，他们与济南量子技术研究院、中国科学院上海技术物理研究所、微小卫星创新研究院等单位紧密合作，共同攻克了这一技术难题。
量子微纳卫星星地量子密钥分发实验示意图
为了突破技术瓶颈，研究团队在多个方面取得了显著进展。他们成功研发了低成本小型化诱骗态量子光源技术，实现了复合激光通信的实时密钥提取，以及基于卫星姿控的高精度跟瞄等关键技术。这些技术的突破，使得星载量子密钥分发载荷和量子微纳卫星平台的研制成为可能。
与之前的“墨子号”量子卫星相比，此次研发的量子微纳卫星载荷重量减轻了十倍，但光源频率却提升了约六倍。这一改进使得密钥生成的时效性大幅提高，从数天时间缩短到单轨实时成码。同时，研究团队还发展了小型化地面站系统，该系统重量从第一代的13吨降低到现在的100公斤左右，不仅部署迅速，还能适应各种复杂环境。
在实验中，量子微纳卫星与济南、合肥、南山、武汉、北京、上海以及南非斯泰伦博斯等地的地面光学站建立了光链路，实现了实时星地量子密钥分发。星载量子诱骗态光源每秒发送2.5亿个信号光子，结合上下行光通信实现密钥的实时提取。一次过轨对接实验即可生成250kbits至1Mbits的安全密钥，平均成码率达到3kbps。
研究团队还利用卫星作为可信中继，实现了地面相距12900公里的北京站和南非斯泰伦博斯站之间的密钥共享和数据中继。这一技术的实现，进一步验证了卫星量子通信在远距离安全通信方面的潜力。
量子保密通信是目前唯一可实现“信息论可证”安全的通信方式。利用卫星平台进行自由空间量子密钥分发，可以有效克服光纤通信的固有损耗和覆盖限制，实现全球范围内的量子保密通信。这一技术的突破，将大幅提升现有信息系统的安全传输水平，为未来的信息安全提供有力保障。
