全球第一!中國量子衛星實現上千公裡密鑰分發,好消息讓人猝不及防

6月15日，中國科學院院士潘建偉研究團隊傳出了令人振奮的好消息，通過「墨子號」量子實驗衛星首次在國際上完成了千公裡級基於糾纏的量子密鑰分發，這意味著量子衛星通信實用化走出了最重要的一步。

隨著通信技術的不斷發展，在給人類帶來極大方便的同時也存在著重大安全隱患，特別是在涉及軍事、政務、金融、經濟等領域的保密通信至關重要。現代密碼學的加密主要利用數學算法的複雜度來增加破譯困難度，但是在超級計算機出現之後任何複雜的「鑰匙」都可能被破譯。直到中國量子衛星「墨子號」的發射升空讓量子通信成為了可能，由於量子加密可以利用物理規則來保持信息的唯一性，這種技術從本質上是在瞬時完成的，完全不可能被破解。因此，中國量子衛星通信技術的發展就成為了國家實現絕對保密通信的關鍵。

量子通信的優點有目共睹，但是目前仍然存在著安全性和遠距離傳輸兩大難題。在此之前，國際學術界通過30多年的努力能夠實現的點對點光纖量子密鑰分發也就是百公裡級。中國在京滬幹線為了實現城際光纖量子通信，共建了32個中斷節點，這些中斷節點都需要人來保障，實際上仍然存在安全隱患。此次能通過「墨子號」衛星實現上千公裡基於糾纏的密鑰分發等於一次性解決了這兩個痛點。

據潘建偉介紹，該研究團隊利用「墨子號」作為量子糾纏源，通過對地面設施的升級達到了雙邊四倍接收效率的提升，首次完成通過「墨子號」衛星讓新疆南山站與青海德令哈站的兩個地面建立了光鏈路，兩地距離為1120公裡。不過，這次產生的量子密鑰速度每秒只有2對，仍然難以達到實用化需要。這次試驗等於實現了從0到1的飛躍，該團隊正研製的衛星每秒能產生10億個糾纏的光子，最終密鑰成碼率每秒能增加到幾十比特，對於一些絕密或高密級信息傳輸已經足夠用了。

據悉，這一成果更厲害的一點是基於糾纏的概念，一個光子糾纏後往兩個地方分發，只要一任何一個光子被看到糾纏也會消失，安全級別也能達到了極致。潘建偉稱，就算衛星不是自己國家建造的，也不是自己信任的人製造的，密鑰分發之後只要能滿足一定的糾纏關係也是安全的，這為未來量子通信衛星的國際化應用創造了條件 。

據報導，基於這項研製成果，中國高效的鏈路收集技術也獲得了突破，量子衛星能從幾百公斤降到幾十公斤，地面接收設備甚至能降到100公斤左右。衛星小型化可以大大降低發射成本，地面設備小型化也可以方便商業化應用。中國已經在規劃建設量子衛星網絡，未來覆蓋全球的衛星網絡能夠實現每秒產生10億對糾纏的光子，將達到實化用的目的。

總之，量子通信衛星的實用化將開啟中國絕對保密通信的裡程碑，可以徹底杜絕間諜竊聽及破解，同樣是保障國家戰略安全的重要技術突破，值得我們驕傲。