央廣網北京1月8日消息（記者劉軍 安徽臺記者方田 蔡薇）據中央廣播電視總臺中國之聲《新聞縱橫》報導，中國科學技術大學潘建偉院士團隊與中科院上海技術物理研究所等單位合作，在量子保密通信京滬幹線與「墨子號」量子衛星成功對接的基礎上，成功組建了世界上首個天地一體化的廣域量子通信網絡。經過兩年多的穩定性測試、安全性測試，這一成果7日在國際學術期刊《自然》發表。
科研團隊在論文中表示，這項工作表明量子技術成熟到了足以實用的地步，能夠通過地面光纖及衛星將更多國家量子網絡連接起來，進而實現全球量子網絡。
中國科學院院士、中國科學技術大學教授潘建偉稱，建設廣域量子通信網絡，最大的用處在於可以實現無條件的保密通信，抵禦黑客攻擊，保護用戶的信息安全。「信息安全不僅對國家很重要，對個人來說也是非常重要的。比如每天銀行的轉款、銀行的帳戶信息、密碼都是不能洩露的；無人駕駛的時候，遠程控制汽車系統要儘可能防止被黑客攻擊，不然車輛行駛的安全就得不到保證。量子通信在原理上可以提供一種無條件安全通信的手段，可以在未來大幅度提升信息安全的水平。」
量子密鑰分發主要有光纖和自由空間兩種實現方式。光纖技術的信道穩定性較好，不易受到溫度、溼度、天氣等環境因素影響，可以實現基本恆定的安全碼率，在城域城際範圍內可以方便地連接到千家萬戶。2017年9月底，由中國科學技術大學作為項目主體建設的量子保密通信「京滬幹線」正式開通，其總長超過2000公裡，是目前世界上最遠距離的基於可信中繼方案的量子安全密鑰分發乾線。「京滬幹線」建成後，開展了長達兩年多的相關技術驗證和應用示範以及大量的穩定性測試、安全性測試及相關標準化研究，通過了光子數分離攻擊、致盲攻擊、時移攻擊、波長依賴攻擊和一些潛在的特洛伊木馬攻擊等安全性測試，結果表明，「京滬幹線」可以抵禦目前所有已知的量子黑客攻擊方案，同時京滬幹線網絡的密鑰分發量可以支持1.2萬以上用戶同時使用。
中國科學技術大學教授陳宇翱說：「現在原則上是能夠支持萬用戶的。城域網的各個用戶節點，以及到烏魯木齊那邊，節點上任何兩點之間都能夠成功組建量子加密的通信。」
在超遠距離、移動目標、島嶼和駐外機構等光纖資源受限的場景，可以通過衛星中轉的自由空間信道連接。2016年我國成功發射了「墨子號」量子衛星，已經圓滿實現預定的三大科學目標。「墨子號」與河北興隆地面站建立了自由空間光鏈路，在1200公裡的通信距離上，星地量子密鑰的傳輸效率比同等距離地面光纖信道高20個數量級。
中國科學技術大學教授彭承志說：「量子密鑰的分發，使我們可以從衛星上、從外太空，直接把密碼（通道）在衛星和地面之間建立起來。衛星有一個好處，它可以全世界到處跑，假如不追求覆蓋率，一顆衛星可能就能夠把全球都覆蓋了，可以讓全球任意一個大使館實現密鑰的分發。」
通過將地面光纖和自由空間結合，可以實現大規模、全覆蓋的全球化量子通信網絡。中國科學技術大學潘建偉院士團隊與中國科學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，在量子保密通信京滬幹線與「墨子號」量子衛星成功對接的基礎上，成功組建了世界上首個天地一體化的廣域量子通信網絡。這一成果7日在國際學術期刊《自然》發表。《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」。
陳宇翱稱：「它覆蓋的面積是從北京到上海，實際上光纖總共2000多公裡；另外我們通過衛星連到了烏魯木齊，這個是橫跨了2600公裡。所以我們叫跨越4600公裡的天地一體化的量子通信網絡。」
最新建成的廣域量子通信網絡集成了700多條地面光纖量子密鑰分發鏈路和兩個衛星對地自由空間高速量子密鑰分發鏈路，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，目前已接入金融、電力、政務等行業的150多家用戶。
最近，研究團隊優化了地面站接收光學系統，在南山地面站，單軌衛星對地面站量子密鑰生成速率提高約40倍。此外，研究團隊還將衛星與地面的安全成碼距離從1200公裡延長到2000公裡，其信道損耗相當於中高軌道衛星與地面之間的損耗，這為未來在中高軌衛星應用量子通信、實現覆蓋全球的量子保密通信網絡奠定了基礎。
中國科學院院士、中國科學技術大學教授潘建偉說：「希望能夠建立一個覆蓋全國的多橫多縱的量子通信網絡。另一方面，為了跟遠距離和移動目標很好地連結，我們希望將來天上有高軌衛星和低軌衛星組成的所謂的星座，和地面上的多橫多縱的網絡連在一起，就可以構建一個全球化的實用的廣域量子通信網絡了。」