“济南一号”卫星突破！实现万公里级实时量子密钥分发

在量子科技领域，一项新的国际突破由中国的研究团队携手南非伙伴共同完成。这一壮举不仅跨越了12900多公里的距离，在中非之间建立了量子密钥，还标志着实用化卫星量子通信组网迈出了关键一步。相关研究成果已在国际权威学术期刊《自然》杂志上发表。
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此次突破的核心在于“济南一号”微纳量子卫星与多个小型化、可移动地面站之间的实时星地量子密钥分发。这一技术由济南量子技术研究院联合中国科学技术大学、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共同研发。在卫星单次通过期间，研究团队成功实现了多达100万比特的安全密钥共享。

量子保密通信，基于量子密钥分发，是目前唯一能够实现“信息论可证”安全的通信方式。它对于提升国家信息安全和经济社会发展的安全传输水平具有重要意义。然而，远距离乃至全球化的量子保密通信面临着光纤损耗和覆盖范围的挑战。卫星平台的引入，通过自由空间量子密钥分发，有效解决了这些问题。

早在2017年，中国科学技术大学牵头研制的“墨子号”量子科学实验卫星就首次实现了星地量子密钥分发，并与地面光纤量子保密通信骨干网“京沪干线”构成了首个天地一体化广域量子保密通信网络。然而，“墨子号”无法直接覆盖全球且成本高昂，因此发射多颗低成本微纳量子卫星并实现组网运行成为迫切需求。

为了满足这一需求，研究团队在低成本小型化诱骗态量子光源技术、复合激光通信的实时密钥提取技术、基于卫星姿控的高精度跟瞄等关键技术上取得了重大突破。他们成功研制了量子微纳卫星载荷和卫星平台，其中载荷重量仅为23公斤，比“墨子号”降低了约一个数量级。2022年7月27日，“济南一号”量子微纳卫星成功发射入轨，部分荷载器件正是由济南量子技术研究院研发的。