量子通信的实际应用取得了重大突破，实现了世界上第一个千公里量子纠缠密钥

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中央电视台新闻:15日，中国科学院召开新闻发布会，介绍世界上第一颗量子科学实验卫星——墨子的最新研究进展。中国科技大学潘剑伟院士团队与牛津大学等国内外团队一起，实现了世界上第一个基于纠缠的千公里量子密钥分发，在量子通信的实际应用中取得了重要突破。这项成就发表在15日的国际学术期刊《自然》上。

在实验中，研究团队使用墨子作为量子纠缠源，并升级了地面望远镜，实现了一面双接收效率和两面四倍接收效率。墨子卫星在运行过程中，同时与新疆的南山站和青海的德令哈两个地面站建立了光链路，并以每秒两对的速度在地面1120多公里的两个地面站之间建立了量子纠缠，产生量子密钥，从而在世界上首次实现了基于纠缠的数千公里量子保密通信。

量子通信在原理上提供了一种无条件安全的通信模式，但是为了得到广泛的应用，需要解决两个主要问题:安全性和长距离传输。经过国际学术界30多年的努力，目前点对点光纤量子密钥分发已经达到100公里的数量级，使用可信中继可以有效地扩展量子通信的距离。例如，量子北京-上海干线通过32个中继节点穿过总长2000公里的城际光纤量子网络。然而，中继节点的安全性仍然存在隐患，需要人为的保证。该研究团队利用墨子卫星作为量子纠缠源，通过自由空信道直接在两个遥远的地方分配纠缠，为基于纠缠实现量子保密通信提供了一种可行的途径。

据该研究团队称，基于该研究成果开发的高效星地链路收集技术可以将量子卫星的有效载荷重量从几百公斤降低到几十公斤，同时将地面接收系统的重量从10吨以上大幅降低到100公斤左右，从而实现接收系统的小型化和便携性，为未来卫星量子通信的规模化和商业化应用奠定坚实的基础。目前，中国正计划建立一个量子卫星网络。结合量子纠缠源技术的最新发展，每秒钟可以产生10亿对纠缠光子，最终的密钥编码率有望得到极大提高，为其实际应用提供必要的技术支持。