量子通信现实应用取得重要突破 实现世界首次千公里级量子纠缠密钥分发

央视网消息：15日，中国科学院举行新闻发布会，介绍了世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”研究取得的最新进展。中国科学技术大学潘建伟院士团队，联合牛津大学等国内外团队，在国际上首次实现千公里级基于纠缠的量子密钥分发，取得了量子通信现实应用的重要突破。这一成果昨天（15日）在国际学术期刊《自然》在线发表。

实验中，研究团队利用“墨子号”作为量子纠缠源，通过对地面望远镜进行升级，实现了单边双倍、双边四倍接收效率的提升。“墨子号”卫星过境时，同时与新疆南山站和青海德令哈站两个地面站建立光链路，以每秒2对的速度在地面超过1120公里的两个站之间建立量子纠缠，产生量子密钥，在国际上首次实现了基于纠缠的千公里级量子保密通信。

量子通信提供了一种原理上无条件安全的通信方式，但要走向广泛应用，还需解决安全性和远距离传输两大问题。通过国际学术界30多年的努力，目前，现场点对点光纤量子密钥分发达到了百公里量级，使用可信中继可有效拓展量子通信的距离，比如量子京沪干线通过32个中继节点，贯通了全长2000公里的城际光纤量子网络。然而，中继节点的安全仍然存在隐患，需要得到人为保障。研究团队利用“墨子号”卫星作为量子纠缠源，通过自由空间信道在遥远两地直接分发纠缠，为实现基于纠缠的量子保密通信提供了可行的道路。

研究团队介绍，基于该研究成果发展起来的高效星地链路收集技术，可以将量子卫星载荷重量由现有的几百公斤降低到几十公斤，同时将地面接收系统的重量由现有的10余吨大幅降低到100公斤左右，实现接收系统的小型化、可搬运，为将来卫星量子通信的规模化、商业化应用奠定了坚实的基础。目前，我国正在规划建设量子卫星网络，结合最新发展的量子纠缠源技术，每秒可产生10亿对纠缠光子，最终密钥成码率有望大幅提高为其实用化提供必要的技术支持。