潘建伟团队进行人类首次洲际量子通信

世界首颗量子通信实验卫星实现目标；世界第一条量子保密通信“京沪干线”开通；世界上第一个洲际量子通信...在过去的一年里，中国科技大学的潘剑伟团队带领“中国团队”走在了量子通信的前沿。

1月19日，中国科技大学披露了第一次洲际量子通信的更多技术细节。通过墨子的接力，相距7600公里的中国和奥地利完成了量子保密通信。

北京向维也纳发送了一张5.34千字节的“墨子”照片，而维也纳向北京发送了一张4.9千字节的薛定谔照片，使用80千位量子密钥进行一次性加密。

这个量子保密通信是与潘剑伟的博士生导师、奥利科学院的安东·蔡林格教授合作完成的。墨子将量子纠缠分配给北京附近的兴隆地面站和维也纳附近的格拉茨地面站，这两个地面站分别产生一个密钥。然后，根据地面指令，“墨子”对两个键进行逐位异或运算，并将结果发送到其中一个地面站。结果，在中国和欧洲之间距离为7600公里的两个站点之间建立了一个密码。

此外，中国科学院还与奥地利科学院举行了洲际量子保密视频会议，采用了128位高级加密标准(每秒刷新128位种子密钥表)。视频会议持续了75分钟，传输了大约2GB的数据。中国和奥地利交换了一个560比特的量子密钥。

传统的公钥密码系统依赖于特定数学函数的计算难度，但理论上是可以破解的。相反，量子密钥分发是唯一被严格证明是无条件安全的加密方法。通信器用量子叠加态加密信息，根据量子不可复制原理，任何窃听行为都会对整个通信系统造成干扰。

经过十几年的实验探索，潘剑伟团队将量子纠缠分布距离从十几公里扩大到404公里，实现了世界上距离最长的点对点光纤密钥分配，能够满足城际量子通信的要求。

然而，光纤或地面*空间传输的损耗很大，量子通信距离被限制在数百公里以内。为了实现地球上任意两点之间的量子通信，使用“天地链接”是一个可行的方案。当光子在地面和卫星之间传播时，它们传播的距离大部分是真空，损耗和退相干度可以忽略。

2016年8月，潘剑伟团队将世界上第一颗量子通信实验卫星墨子送入500公里低地球轨道。与墨子合作实验的五个地面站也相继建成，分别位于河北兴隆、*南山、青海德令哈、云南丽江和*阿里。

2017年，潘剑伟团队宣布，“墨子”在一年内成功完成了三大科学目标:在地球上进行1200多公里的诱饵量子密钥分发；距离为1200公里的恒星和地球的量子纠缠分布和贝尔态测量；地球恒星的量子隐形传送。

这三项突破性实验是构建全球量子通信网络的基石。结果证实，对于1200 km的量子密钥分配，卫星链路效率比光纤链路效率高出20个数量级以上。

如今，地面上的“京沪干线”和空中的“墨子”卫星地面连接已经整合。2017年9月底，世界上第一条量子保密通信干线——京沪干线正式开通，全长2000公里，途经济南和合肥。兴隆地球站通过光纤与北京的几个量子通信网络相连。*机构、银行和保险公司正在通过实际应用测试量子通信主干网。

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