全球首个量子加密5G卫星通信完成！
全球首个量子加密5G卫星通信完成！
近日，中国电信研究院联合多家科研机构和企业，完成了全球首个融合量子卫星密钥分发能力和高通量卫星通信能力的天地一体5G量子加密安全通信应用。这一突破性试验基于“济南一号”量子微纳卫星和“中星26”及“亚太6D”高通量通信卫星，成功实现了基于量子卫星密钥分发和高通量卫星回传的量子加密5G VoNR语音通话、5G消息和5G数据通信。
这一成果不仅验证了量子通信技术的可行性，更为全球通信安全领域带来了革命性的变革。那么，这项技术背后有哪些关键创新？它将如何改变我们的通信方式？让我们深入解析这一重大突破。
量子密钥分发技术的新突破
量子密钥分发（Quantum Key Distribution，QKD）是量子通信的核心技术，它利用量子力学的基本原理，可以在用户间实现安全的密钥共享。传统的QKD系统面临一个重大挑战：独立光源的频率偏差会随着传输距离的增加而积累，导致相位噪声增加，从而影响成码性能。
近期，中国科学技术大学潘建伟教授团队在这一领域取得了重要突破。他们提出了一种利用乙炔饱和吸收光谱作为本地绝对频率参考的方法，成功解决了远距离独立激光器的频率偏差问题。这一创新大大降低了QKD系统的实施成本和技术难度，为大规模量子通信网络的构建铺平了道路。
“两星三网”融合创新
本次试验的最大亮点在于实现了“两星三网”的融合创新：
- 两星：量子微纳卫星“济南一号”负责量子密钥分发，高通量通信卫星（“中星26”和“亚太6D”）负责数据回传。
- 三网：5G移动通信网、量子卫星密钥分发网和卫星宽带通信网的三网融合。
这种融合架构具有以下优势：
- 广域覆盖能力：通过量子卫星实现广域自由空间量子密钥分发，突破了地面光纤网络的距离限制。
- 小型化地面站支持：实现了面向小型化地面站等设备的量子密钥在线分发能力，提升了系统的灵活性和可部署性。
- 解决地面网络不可达问题：采用通信卫星信道解决地面网络不可达区域的通信问题，同时支持量子卫星地面站测控指令的在线下发和应用密钥的同步协商。
技术突破与实际应用
本次试验的另一个重要创新在于解决了多个实际应用中的关键问题：
- 传统陆基网络不可达场景：验证了在传统陆基网络不可达的场景下，利用量子卫星进行广域自由空间量子密钥分发的能力。
- 在线分发能力：支持面向小型化地面站等设备的量子密钥在线分发，提升了5G卫星通信数据的安全传输能力。
- 商用化能力完善：通过通信卫星信道解决地面网络不可达区域的问题，完善了量子卫星密钥分发的商用化能力。
这些技术突破为量子通信技术的实际应用开辟了新的可能性，特别是在金融、通信和国防等高安全需求领域。
量子通信技术的未来展望
随着技术的不断进步，量子通信技术正逐步从实验室走向实际应用。根据全球前沿科技咨询公司ICV的预测，2023年全球量子产业规模已达47亿美元，预计到2035年将增长至8117亿美元，年均复合增长率高达44.8%。
我国在量子通信领域已取得显著进展，目前建成了超过1万公里的量子通信骨干网络，覆盖全国多个省份，为全球量子通信技术的商用化提供了宝贵经验。同时，A股上市公司中已有国盾量子、禾信仪器、电科网安等企业布局量子科技赛道，推动量子通信技术的产业化进程。
随着5G-A（5.5G）技术的演进，量子通信技术将获得更大的发展空间。5G-A的高速率、大连接和低时延特性，将为量子密钥分发提供更优质的传输通道，进一步提升通信安全性。预计到“十五五”期末，我国5G-A用户将接近13亿户，这将为量子通信技术的普及提供庞大的用户基础。
本次试验的成功，标志着量子通信技术迈出了从理论到实践的重要一步。随着技术的不断成熟和应用场景的持续拓展，量子通信有望在未来十年内成为保障网络安全的关键技术，为构建更加安全可靠的通信网络体系提供有力支撑。