“墨子号”成功实现洲际量子密钥分发

由中科院院士、中国科学技术大学教授潘建伟及同事彭承志等组成的研究团队，联合中科院上海技术物理研究所王建宇研究组等，与奥地利科学院塞林格研究组合作，利用“墨子号”量子科学实验卫星，在中国和奥地利之间首次实现距离达7600公里的洲际量子密钥分发，并利用共享密钥实现加密数据传输和视频通信。该成果标志着“墨子号”已具备实现洲际量子保密通信的能力，为未来构建全球化量子通信网络奠定了坚实基础。相关成果以封面论文的形式发表在1月19日出版的《物理评论快报》上。

基于卫星平台的量子通信是构建覆盖全球量子通信网络最为可行的手段。2011年底，中国科学院与奥地利科学院在北京签署“洲际量子通信”合作协议，计划利用“墨子号”量子卫星在中国和奥地利之间实现洲际量子密钥分发。此后，中奥联合团队在奥方地面站的技术指标、接口要求、方案设计、光学测试等方面开展密切合作。2016年4月~5月，中方团队携带卫星有效载荷模拟器赴奥地利格拉茨地面站，进行联调联试工作，为实验的开展作好了充分准备。“墨子号”量子卫星完成既定科学目标后，中奥联合团队随即开展洲际量子密钥分发实验。

在实验中，“墨子号”分别与河北兴隆、奥地利格拉茨地面站进行了星地量子密钥分发，通过指令控制卫星作为中继，建立了兴隆地面站与格拉茨地面站之间的共享密钥，实验中获取共享密钥量约800千比特位。基于共享密钥，采用一次一密的加密方式，中奥联合团队在北京到维也纳之间演示了图片加密传输。同时，结合高级加密标准AES-128协议，每秒更新一次加密密钥，该团队建立了一套北京到维也纳的加密视频通信系统，并利用该系统成功举行了75分钟的中国科学院和奥地利科学院洲际量子保密视频会议。