32年前，人类历史上首次量子通信在实验室诞生，传输了32厘米。而今，中国人将这个距离扩展了1400多万倍，实现了从地面到太空的多用户通信。中国科学技术大学7日宣布，中国科研团队成功实现了跨越4600公里的星地量子密钥分发，标志着我国已构建出天地一体化广域量子通信网雏形。该成果已在英国《自然》杂志上刊发。
“京沪干线”地面量子通信总控室
量子通信是量子科技三大方向之一，经过20多年努力，中国在该领域实现了从跟跑到领跑的重大转变。2016年，中国成功发射全球首颗量子科学实验卫星“墨子号”；2017年，建成世界首条量子保密通信干线“京沪干线”。
“墨子号”牵手“京沪干线”，中国科学技术大学潘建伟、陈宇翱、彭承志等与中科院上海技术物理研究所王建宇研究组、济南量子技术研究院及中国有线电视网络有限公司合作，构建了全球首个星地量子通信网。经过两年多稳定性、安全性测试，实现了跨越4600公里的多用户量子密钥分发。
“要实现广域量子通信，存在光子损耗、退相干等一系列技术难题，比如光子数在光纤里每传输约15公里就会损失一半，200公里后只剩万分之一。”潘建伟说，科研团队在光学系统等方面发展了多项先进技术，化解了这些难题。
星地量子通信网
潘建伟介绍，《自然》杂志审稿人评价称，这是地球上最大、最先进的量子密钥分发网络，是量子通信“巨大的工程性成就”。
据了解，整个网络覆盖我国四省三市32个节点，包括北京、济南、合肥和上海4个量子城域网，通过两个卫星地面站与“墨子号”相连，总距离4600公里，目前已接入金融、电力、政务等行业的150多家用户。
基于“不可分割”“不可克隆”等量子特性，量子通信被称为“原理上无条件安全”的通信方式，在多领域具有应用前景。星地量子通信网的建成，为未来实现覆盖全球的“量子网”奠定科技基础，也为相对论、引力波等科学研究，提供了前所未有的“天地实验室”。
