微型卫星为全球量子通信铺平道路

微型卫星为全球量子通信铺平道路

研究人员通过将秘密加密密钥从中国发送到南非近 13,000 公里的距离，创下了量子通信领域的距离记录。使用了具有成本效益的轻型“微型卫星”。

这颗卫星能够将具有特殊量子态的光脉冲从北京的一个屋顶发送到开普敦附近斯泰伦博斯大学的另一个屋顶。这些冲动形成了 用于加密两个图像的量子密钥 – 中国长城之一和斯泰伦博斯校园的一部分。这一成就是一种被称为量子密钥分发 (QKD) 的加密技术，它朝着在任何位置（甚至相距很远的位置）之间发送超安全消息的能力迈出了一步。 3 月 19 日《自然》杂志对此进行了描述 1 。

这颗名为“济南一号”的卫星比其前身轻十倍、便宜 45 倍、效率显着提高。 墨子号，2016年推出 领导该项目的中国合肥科技大学量子物理学家潘建伟说道。

潘的团队还将地面站接收器从13000公斤减少到便携式100公斤。 “我们希望将这项技术从原理验证推进到真正实用且有用的应用，”他说。潘补充说，他的团队正在与北京电信公司中国电信合作，于 2026 年再发射四颗微型卫星用于商业应用。

新加坡国立大学量子物理学家 Alexander Ling 表示：“这是全球 QKD 网络发展的又一个里程碑。”量子物理学家兼 Qubo Consulting 联合创始人卡塔尼亚·昆茨 (Katanya Kuntz) 补充道，这颗卫星代表了此类加密实时应用的“重大进步”。Qubo Consulting 是一家总部位于加拿大卡尔加里的公司，帮助其他公司实施量子技术。

牢不可破的密码

物理学家相信未来的量子计算机 可以破解多种类型的加密 但像 QKD 这样的技术提供了“非常有力的保证，未来的量子计算机无法读取机密通信，”Ling 说。

银行和政府已使用 QKD 通过光纤线路传输密钥。然而，这些电缆会吸收光子，从而限制了信号传输的距离。由于光在空气中的吸收速度比在光缆中慢得多，因此卫星可以充当中继站，在地球上几乎任何地方传输密钥。

量子加密基于这样的想法：两方共享一个秘密密钥来加密消息，以便只有他们才能解密。

潘的实验涉及发送光脉冲，每个光脉冲都处于“叠加”状态，同时以两种量子态存在，代表 1 或 0。通过比较发射器使用的设置与接收器用于测量脉冲的设置，双方可以选择测量到的 1 或 0 作为安全密钥。当窃听者试图拦截消息时，它会破坏量子态并产生噪声，这表明密钥已被泄露。

1. 李，Y.等人。自然 https://doi.org/10.1038/s41586-025-08739-z（2025）。

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