中国量子通信至少领先国际5年，明年“量子星座”将发射首星

来源：IT时报、新华网

根据《IT时报》9月26日报道，中国科学院院士王建宇在2021量子产业大会上透露，除了墨子号量子卫星，一个可在全球实现量子密钥分发(QKD)的低轨“量子星座”，预计明年将发射第一颗卫星，这将推动量子卫星通信进一步从科学实验室走向落地商业运营，“在量子通信领域，我们可以自豪地说，中国牢牢占据了国际领先地位。”

王建宇表示：“目前，我们至少领先国际水平5年，如果基于中高轨的万公里量子通信卫星顺利发射，我们将至少领先10年。”

中国在量子通信领域的成功极大激发了欧美国家在空间量子精密测量、空间基础量子物理等方面的热情，2021年G7峰会，美、英、日等七国宣布将由政府及机构携手建设基于卫星的量子加密网络——联合量子系统(FQS)。

事实上，早在2017年，作为量子卫星工程常务副总师兼卫星总指挥的王建宇就表明了构建量子星座的必要性。“单颗低轨卫星无法直接覆盖全球。目前‘墨子号’一次过境开展实验的时间约为10分钟。如果卫星在1万公里的轨道上，那么发送密钥的时间就可以持续几个小时。如果卫星在3.6万公里的轨道上，地球的三分之一就能一直看到卫星，这些地方就在任何时候都可以保密通信。所以理论上有三颗高轨卫星就能覆盖全球。”

他说：“所以‘墨子号’只是一个起点，从实用的角度来说，必须要构建由高、中、低轨道卫星组成的量子星座，建立覆盖全球的量子通信网络。”

然而，为了构建量子星座，需要突破以下两个技术难题：一是通信距离较远导致的链路损耗较大，星座通信链路损耗典型值大于40-45 dB；二是随着卫星轨道的升高，卫星被太阳光照射的概率增大，例如，轨道高度500公里的“墨子号”卫星被太阳光照射的概率是68%，而轨道高度36000公里的地球同步轨道卫星被太阳光照射的概率达99.4%，而白天阳光照射噪声是夜晚的5个数量级以上。

2017年7月，中国科学技术大学教授潘建伟及其同事彭承志、张强等组成的研究小组实现技术突破，在国际上首次成功实现了白天远距离(53公里)自由空间量子密钥分发，通过地基实验在信道损耗和噪声水平方面有效验证了未来构建基于量子星座的星地、星间量子通信网络的可行性。

相关成果发表在国际权威学术期刊《自然·光子学》上。审稿人称赞该成果 “应对了白天自由空间量子密钥分发的一个重要挑战”，是一项“卓越的成就”。

近几年来，围绕构建全球量子通信网络的愿景目标，中国制定了“三步走”策略：基于现有光纤的城域网、基于可信中继的城际网和基于卫星中转的洲际网。未来“量子星座”的构建将加快实现这一目标。

—End—

相关阅读：

光子盒将为中国境内的研究机构和企业提供一个免费的垂直招聘信息发布渠道，欢迎有需求的机构或企业直接联系光子盒。（微信：Hordcore）

你可能会错过：