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中国构建全球首个星地量子通信网:实现跨越4600公里星地密钥分发

安徽日报2021-01-08 05:28:42

中国科学技术大学1月7日宣布,中国科研团队成功实现了跨越4600公里的星地量子密钥分发,标志着我国已构建出天地一体化广域量子通信网雏形,为未来实现覆盖全球的量子保密通信网络奠定了科学与技术基础。

1月7日凌晨,中国科学技术大学潘建伟及其同事陈宇翱、彭承志等与中国科学院上海技术物理研究所王建宇研究组、济南量子技术研究院及中国有线电视网络有限公司合作,在国际学术期刊《自然》杂志上发表了题为“跨越4600公里的天地一体化量子通信网络”的论文,证明了广域量子保密通信技术在实际应用中的条件已初步成熟。

据介绍,《自然》杂志审稿人评价称,这是地球上最大、最先进的量子密钥分发网络,是量子通信“巨大的工程性成就”。

据悉,中国科研团队在量子保密通信“京沪干线”与“墨子号”量子卫星成功对接的基础上,构建了世界上首个集成700多条地面光纤量子密钥分发(QKD)链路和两个卫星对地自由空间高速QKD链路的广域量子通信网络,实现了星地一体的大范围、多用户量子密钥分发。整个网络覆盖我国四省三市32个节点,包括北京、济南、合肥和上海4个量子城域网,通过两个卫星地面站与“墨子号”相连,总距离4600公里,目前已接入金融、电力、政务等行业的150多家用户。

量子密钥分发主要有光纤和自由空间两种实现方式。光纤QKD技术的信道稳定性较好,不易受到温度、湿度、天气等环境因素影响,可以实现基本恒定的安全码率,在城域城际范围内可以方便地连接到千家万户;而在超远距离、移动目标、岛屿和驻外机构等光纤资源受限的场景,可以通过卫星中转的自由空间信道连接。将地面光纤和自由空间结合,可以实现大规模、全覆盖的全球化量子通信网络。

2017年9月底,由中国科学技术大学作为项目主体建设的量子保密通信“京沪干线”正式开通,其总长超过2000公里,是目前世界上最远距离的基于可信中继方案的量子安全密钥分发干线。

“京沪干线”建成后,开展了长达两年多的相关技术验证和应用示范以及大量的稳定性测试、安全性测试及相关标准化研究,结果表明“京沪干线”可以抵御目前所有已知的量子黑客攻击方案,网络的密钥分发量可以支持1.2万以上用户同时使用。


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