3月21日牛财金消息，中国与南非科研团队宣布，通过一颗低成本量子微纳卫星“济南一号”及便携式地面站，成功实现全球最长的量子通信链路——12900公里跨洲加密传输。这一成果于3月20日发表于国际权威期刊《自然》杂志，标志着中国量子通信技术向全球化网络迈出了关键一步。

跨越半球的量子加密：长城与南非校园的“量子对话”

中国科学技术大学（USTC）与南非斯泰伦博斯大学的研究团队合作，利用“济南一号”量子微纳卫星，将一张中国长城图片与一张斯泰伦博斯大学校园图片，通过共享量子密钥加密后，成功实现跨12900公里的传输。这是人类首次在南半球建立量子通信地面站，并实现洲际量子密钥分发（QKD）。

图1. 部署在研究院科研楼顶的小型化地面站  

这次量子通信有哪些技术突破？

1. 低成本卫星与便携地面站：

• “济南一号”卫星重量仅约23公斤，载荷重量仅为“墨子号”卫星的十分之一，但光源频率提升6倍，密钥生成速度从“墨子号”的数天缩短至“单轨实时成码”。
• 地面站系统重量从早期的13吨大幅降至约100公斤，可快速部署于城市、山区或高原，适应性显著提升。

2. 洲际量子密钥分发：

• 通过卫星作为“可信中继”，北京与南非斯泰伦博斯地面站共享密钥，完成“一次一密”加密传输。单次卫星过境期间可生成250千比特至1兆比特安全密钥，平均成码率达3千比特每秒。

国际合作与未来愿景：构建“量子星座”网络

研究团队在《自然》论文中指出：“我们开发的量子微纳卫星能够与便携地面站协同，为未来发射多颗微纳卫星、构建全球量子通信星座奠定基础。”

• 技术意义：
  该成果突破了传统光纤通信的损耗限制，为全球化量子通信网络提供了解决方案。《自然》杂志审稿人评价此研究为“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，是构建量子-经典通信卫星星座的里程碑”。

• 应用前景：
  量子通信是目前唯一可实现“信息论可证”安全的通信方式，可大幅提升金融、政务、军事等领域的信息安全水平。未来通过发射多颗微纳卫星，科学家计划构建覆盖全球的“量子星座”，推动量子互联网的实用化。

从“墨子号”到“济南一号”：中国量子通信的进化之路

2016年，中国发射的“墨子号”卫星首次实现星地量子通信，验证了技术可行性，但其成本高昂且覆盖范围有限。此次“济南一号”的突破性在于：

• 成本降低：

  卫星成本仅为“墨子号”的二十分之一；

  
  

• 组网潜力巨大：

  微纳卫星可批量发射，形成星座网络，实现全球无缝覆盖；

  
  

• 技术升级迭代显著：

  光源效率与密钥生成速度显著提升，设备轻量化为大规模部署铺平道路。

  
  

南非科学家：南半球的量子起点

斯泰伦博斯大学参与建设的南半球首个量子通信地面站，成为本次实验的关键节点。该校物理系教授表示：“这一合作不仅为非洲大陆打开了量子技术的大门，也证明了量子通信技术的全球适用性。”

专家解读：量子通信的“实用化”拐点

中国科学技术大学潘建伟院士团队成员廖胜凯指出：“此次实验验证了低成本、可扩展的量子通信技术路线。未来，量子密钥分发可与经典通信网络融合，为5G、6G及卫星互联网提供最高安全级别的加密服务。”

量子网络的“星”火燎原

从城域光纤网络到洲际卫星中继，中国科研团队正以“济南一号”为起点，加速构建覆盖全球的量子通信网络。这一技术不仅将重塑信息安全格局，更可能成为未来“量子互联网”的核心基础设施，为人类信息社会带来革命性变革。