星地量子通信網構建 實現了跨越4600公裡的多用戶量子密鑰分發

32年前，人類歷史上首次量子通信在實驗室誕生，傳輸了32釐米。而今，中國人將這個距離擴展了1400多萬倍，實現了從地面到太空的多用戶通信。中國科學技術大學7日宣布，中國科研團隊成功實現了跨越4600公裡的星地量子密鑰分發，標誌著我國已構建出天地一體化廣域量子通信網雛形。該成果已在英國《自然》雜誌上刊發。

量子通信是量子科技三大方向之一，經過20多年努力，中國在該領域實現了從跟跑到領跑的重大轉變。2016年，中國成功發射全球首顆量子科學實驗衛星「墨子號」;2017年，建成世界首條量子保密通信幹線「京滬幹線」。

「墨子號」牽手「京滬幹線」，中國科學技術大學潘建偉、陳宇翱、彭承志等與中科院上海技術物理研究所王建宇研究組、濟南量子技術研究院及中國有線電視網絡有限公司合作，構建了全球首個星地量子通信網。經過兩年多穩定性、安全性測試，實現了跨越4600公裡的多用戶量子密鑰分發。

「要實現廣域量子通信，存在光子損耗、退相干等一系列技術難題，比如光子數在光纖裡每傳輸約15公裡就會損失一半，200公裡後只剩萬分之一。」潘建偉說，科研團隊在光學系統等方面發展了多項先進技術，化解了這些難題。

潘建偉介紹，《自然》雜誌審稿人評價稱，這是地球上最大、最先進的量子密鑰分發網絡，是量子通信「巨大的工程性成就」。

據了解，整個網絡覆蓋我國四省三市32個節點，包括北京、濟南、合肥和上海4個量子城域網，通過兩個衛星地面站與「墨子號」相連，總距離4600公裡，目前已接入金融、電力、政務等行業的150多家用戶。

基於「不可分割」「不可克隆」等量子特性，量子通信被稱為「原理上無條件安全」的通信方式，在多領域具有應用前景。星地量子通信網的建成，為未來實現覆蓋全球的「量子網」奠定科技基礎，也為相對論、引力波等科學研究，提供了前所未有的「天地實驗室」。