星地量子密钥分发实验示意图

一头连接亚洲东部的中国，一头连接非洲大陆最南端的南非，以中国微纳量子卫星为桥梁，中非联合科研团队近期成功实现12900多公里距离的洲际量子通信。

3月20日，国际学术期刊《自然》杂志刊发论文，介绍了这次全球南北半球国家之间的首次量子通信，称其为“向长距离安全量子通信的现实飞跃”。

近期，中国科学技术大学潘建伟、彭承志、廖胜凯等人，联合济南量子技术研究院等单位组成的研究团队，在国际上首次实现微纳量子卫星与小型化、可移动地面站之间的实时星地量子密钥分发。他们与南非斯泰伦博斯大学科研团队合作，在中国和南非之间相隔12900多公里的距离上建立量子密钥，成功将一张中国长城图片和一张南非实验现场图片完成“一次一密”加密，实现跨越南北半球的远程安全传输。

量子通信技术，是迄今唯一可实现“信息论可证”的保密通信方式，可大幅提升信息的安全传输水平。经过十几年的努力，使用光纤传输的城域城际量子通信已发展成熟并初步应用，但要实现跨洲联洋的全球性远程量子通信，需要借助量子卫星平台。本次洲际量子通信使用的是新型微纳量子卫星“济南一号”。

“以前要实现一次星地间的量子通信，大约需要三四天时间，现在已经可以实现实时通信。”中国科学技术大学教授级高级工程师、“济南一号”项目负责人廖胜凯介绍说，此外，“济南一号”的载荷重量只有约23公斤，重量不到“墨子号”的十分之一，而光源频率提升约6倍。

2016年，中国潘建伟科研团队牵头研制的世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空，在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信。

据悉，与9年前相比，此次实现连接亚非两大洲的量子通信，在通信性能和设备集成等方面都有重大提升。

当年的第一代量子通信卫星地面站重约13吨，现在只有不到100公斤重，可以方便地部署到城市、山区、高原等各种环境。这些技术进步提升了量子通信的实用性和经济性，为大规模量子通信网络的建设提供了关键技术支撑，使实现全球化量子通信成为可能。

对于中非联合科研团队实现的成果，《自然》杂志审稿人称赞这是“技术上令人钦佩的成就”，认为“其展示了卫星量子密钥分发技术的成熟，代表了构建量子和经典通信卫星星座的里程碑”。