又一成就，中國移動(dòng)式地面站與全球首顆量子衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)對(duì)接

全球首個(gè)用于發(fā)送和接收加密量子通信的移動(dòng)式地面站已啟動(dòng)并正在運(yùn)行。這是繼2016年8月墨子號(hào)量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星發(fā)射成功以來，我國科學(xué)家在量子通信領(lǐng)域取得又一成就。目前該基站已經(jīng)成功地與墨子號(hào)衛(wèi)星建立了通訊，并以糾纏的光粒子的形式接受加密密鑰。

位于合肥的中國科技大學(xué)的研究小組，開發(fā)的這套移動(dòng)設(shè)備重約80公斤，他們使用該移動(dòng)站從我國的濟(jì)南進(jìn)行了加密的數(shù)據(jù)傳輸。

相比墨子號(hào)發(fā)射時(shí)使用的5個(gè)地面基站硬件總重量超過10噸，目前建立通訊的移動(dòng)基站的體積足夠小，配備28厘米望遠(yuǎn)鏡。它可以在世界的任何地方發(fā)送超級(jí)加密安全信息，而還可以安裝在家用汽車頂部。

由于地面基站尺寸的大幅縮小，發(fā)射功率會(huì)相應(yīng)地略有下降。研究小組負(fù)責(zé)人任繼剛說，移動(dòng)地面站以每秒4000到10，000位的速率傳輸數(shù)據(jù)，而大型地面站則為每秒40，000位。

與基于數(shù)學(xué)的傳統(tǒng)加密方法不同，量子加密受物理學(xué)的基本定律保護(hù)。理論上，所有被加密算法打亂的信息都可以被計(jì)算機(jī)破解，只要速度足夠快。但是量子密鑰通信將保持完整，因?yàn)槿魏胃`聽嘗試都會(huì)導(dǎo)致消息的物理變化，并會(huì)觸發(fā)向發(fā)送方或接收方發(fā)送安全警報(bào)。

12月30日，該項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)和來自濟(jì)南量子技術(shù)研究院的合作者在山東濟(jì)南的一個(gè)屋頂上測(cè)試了該設(shè)備。它利用激光束與墨子衛(wèi)星之間建立了一條近乎完美的光線，并在8分鐘內(nèi)收到了足以加密大量數(shù)據(jù)進(jìn)行長距離傳輸?shù)牧孔用荑€。

該團(tuán)隊(duì)使用移動(dòng)地面站執(zhí)行量子密鑰分配，這種安全的通信形式，通過稱為光子的光粒子得以傳輸。它使發(fā)送和接受消息方可以共享用于加密和解密信息的密鑰。密鑰通過墨子號(hào)在濟(jì)南移動(dòng)地面站和上海固定站之間中繼。

北京大學(xué)物理學(xué)教授史一鵬專門研究天基量子技術(shù)，雖然他沒有參與該項(xiàng)目研究，但他將該測(cè)試的成功描述為“一項(xiàng)重大成就”。作為該校航空航天系的副主任，史一鵬表示微型地面站在量子通信技術(shù)的應(yīng)用，將會(huì)在以前僅限于想象的場(chǎng)景中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

建立移動(dòng)量子地面站是受用戶需求的推動(dòng)，中國工商銀行和中國人民銀行已經(jīng)在遙遠(yuǎn)的城市之間使用基于衛(wèi)星的量子密鑰分發(fā)，例如從北京到中國西北偏遠(yuǎn)的烏魯木齊。這些銀行將在不久的將來選擇使用便攜式地面站。濟(jì)南市政府也正在使用這種通訊方式。

該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃在未來兩年內(nèi)推出針對(duì)商業(yè)客戶的量子納米衛(wèi)星。相信會(huì)有越來越多的用戶意識(shí)到信息保密的重要性，而量子密鑰可以確保他們的重要信息在傳輸過程中不被泄露。

量子技術(shù)的全球競(jìng)爭正在加劇，特別是在中美之間。研究界的共識(shí)是，盡管美國在量子計(jì)算領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，但中國在量子通信領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。