全球首条跨洲量子通信链路建成 连接中国与葡萄牙

一、中国与奥地利实现洲际量子通信

‌时间‌：2017年9月29日

‌事件‌：世界首条量子保密通信干线——“京沪干线”正式开通，结合“墨子号”卫星，我国科学家成功与奥地利实现了世界首次洲际量子保密通信。

‌意义‌：这标志着我国已构建出天地一体化广域量子通信网络雏形，为未来实现覆盖全球的量子保密通信网络迈出了坚实的一步。

二、中国与南非实现洲际量子通信

‌时间‌：2025年3月20日

‌事件‌：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，连接了亚洲东部的中国和非洲大陆最南端的南非。

‌意义‌：国际学术期刊《自然》杂志称其为“向长距离安全量子通信的现实飞跃”，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。

三、关于中国与葡萄牙的量子通信情况

‌葡萄牙的量子通信计划‌：欧盟委员会批准了葡萄牙的量子通信网络项目，该项目的目标是通过地面链路利用量子通信技术建立一个“超安全量子通信基础设施网络”。然而，这并不意味着葡萄牙已经与中国建立了跨洲量子通信链路。

中国与南非的量子通信链路细节

‌一、技术突破与实现方式‌

‌量子微纳卫星“济南一号”‌

载荷重量仅约23公斤，重量不到“墨子号”的十分之一。

光源频率提升约6倍，星载量子诱骗态光源平均每秒发送2.5亿个信号光子。

结合上下行光通信实现密钥的实时提取，单次卫星通过期间可生成250kbits-1Mbits的安全密钥，平均成码率达3kbps。

‌发射时间‌：2022年7月27日

‌技术特点‌：

‌小型化地面站系统‌

相对第一代重约13吨的地面站，新型地面站重量不到100公斤，可适应城市、山区、高原等各类环境，支持快速部署。

‌实时星地量子密钥分发‌

量子微纳卫星与济南、合肥、武汉、北京、上海、南非斯坦陵布什等地面光学站建立光链路，实现实时量子密钥分发。

单次卫星通过期间实现多达100万比特的安全密钥共享。

‌二、通信链路与成果‌

‌跨洲量子通信链路‌

‌连接地点‌：中国北京站与南非斯坦陵布什站

‌距离‌：12900多公里

‌实现方式‌：以卫星作为可信中继，完成地面站间的密钥共享和数据中继。

‌加密传输应用‌

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。

‌三、技术挑战与解决方案‌

‌光纤损耗与全球覆盖问题‌

光纤通信存在固有损耗，难以实现远距离和全球化覆盖。

‌解决方案‌：利用卫星平台进行自由空间量子密钥分发，突破地理限制。

‌小型化与集成化技术‌

突破低成本小型化诱骗态量子光源技术。

研发复合激光通信的实时密钥提取技术。

实现基于卫星姿控的高精度跟瞄。

传统量子通信设备体积大、成本高，难以大规模部署。

‌解决方案‌：

‌四、国际认可与未来展望‌

‌国际学术评价

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相关研究成果于2025年3月20日在线发表在国际学术期刊《自然》杂志上。

《自然》杂志审稿人称赞其为“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”。

‌未来发展方向‌

‌量子星座构建‌：为未来发射多颗微纳卫星构建“量子星座”奠定基础，支持大规模实用化量子通信网络建设。

‌量子互联网部署‌：为量子互联网的全球部署开辟新路径，推动全球化量子保密通信的实现。