千公里級、無中繼 遠距離量子保密通信取得新突破

新華社北京6月16日電(記者董瑞豐、徐海濤)記者從中國科學院獲悉，一支聯合科研團隊近日利用“墨子號”量子科學實驗衞星在國際上首次實現千公里級基於糾纏的量子密鑰分發，相關研究論文北京時間15日由國際知名學術期刊《自然》在線發表。

中科院院士、中國科學技術大學教授潘建偉介紹，這一實驗成果將無中繼量子保密通信的空間距離提高了一個數量級，並通過物理原理確保，即使在衞星被他方控制的極端情況下依然能實現安全的量子保密通信，取得了量子保密通信現實應用的重要突破。

該實驗由潘建偉及其同事彭承志、印娟等組成的研究團隊，聯合牛津大學阿圖爾·埃克特、中科院上海技術物理研究所王建宇團隊、微小衞星創新研究院、光電技術研究所等相關團隊一起完成。

理論上，經過量子加密的通信無法被秘密竊聽。這依賴於一種叫量子密鑰分發的技術，也就是生成並安全共享用來加密和解密信息的密鑰。但從實驗室走向廣泛應用，還需解決遠距離傳輸造成的損耗問題，以及現實條件下器件不完美的安全問題等。

通過增加中繼節點可有效拓展量子保密通信的距離，但中繼節點自身安全需得到人為保障。例如，在之前的星地量子密鑰分發過程中，“墨子號”參與了密鑰生成，掌握密鑰信息，如果衞星被他方控制，就存在信息泄露的風險。

此次，“墨子號”實現了將一對糾纏的光子發送至地面相距1120公里的新疆烏魯木齊南山站和青海德令哈站。利用獲得的量子糾纏態，兩個站點可以直接產生密鑰，不需要衞星的中轉。“墨子號”本身不參與密鑰生成，不掌握密鑰信息。

對研究論文進行審核的《自然》匿名審稿人表示，該實驗結果是向構建全球化量子密鑰分發網絡甚至量子互聯網邁出的重要一步。

“墨子號”量子科學實驗衞星是中科院空間科學戰略性先導科技專項之一。迄今，“墨子號”研究團隊已在《自然》和《科學》期刊發表了5篇研究論文，在量子保密通信技術發展和空間尺度量子物理基本問題檢驗等領域走在國際前沿。