中国领跑量子密钥分发技术，无人机平台实现移动通信新突破

中国领跑量子密钥分发技术，无人机平台实现移动通信新突破

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来源

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https://m.gelonghui.com/p/1656910

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https://news.ustc.edu.cn/info/1056/90151.htm

近日，南京大学谢臻达、龚彦晓、祝世宁团队与中国科学技术大学郭光灿、韩正甫团队合作，在国际上率先完成基于无人机平台的量子密钥分发实验，这一突破性成果发表于《Physical Review Letters》杂志上。这一进展不仅展示了量子密钥分发（QKD）技术的最新发展，也凸显了中国在量子通信领域的领先地位。

尽管QKD技术在理论上提供了无条件的安全性，但在实际应用中仍面临多重挑战：

1. 标准化问题：缺乏统一标准阻碍了设备间的互操作性和大规模部署。
2. 成本与效率：高昂的设备成本及较低的密钥生成速率限制其广泛应用。
3. 长距离传输难题：信号衰减导致有效传输距离受限，依赖可信中继站会增加系统复杂性。
4. 移动环境适应性差：当前技术难以支持无线链路，限制了其在移动终端的应用。
5. 旁路攻击威胁：硬件漏洞可能被利用进行非传统方式的攻击。

此外，美国国家安全局指出QKD还存在以下困境：

• 无法提供通信双方的身份认证，需结合其他技术实现。
• 需要特定硬件，难以集成到现有网络设备中，灵活性较差。
• 使用“可信中继”增加建设和维护成本，并带来额外安全风险。
• 实际安全性受制于硬件和工程设计，易遭受黑客攻击。
• 对窃听行为敏感的特点使其容易成为DoS攻击的目标。

面对这些挑战，中国科研团队在QKD技术领域持续领跑。南京大学团队的最新研究展示了基于无人机平台的量子密钥分发，实现了8 kbps的安全密钥生成速率。这一突破解决了QKD在移动环境中的应用难题，为构建更灵活的量子通信网络开辟了新路径。

研究团队自主研发了多项核心技术：

• 集成化量子密钥分发系统：将重要光学元件封装在PCB板上，发射模块体积仅179×179×60 mm³，重量1.5 kg。
• 全自动自由空间跟踪瞄准系统：可在30秒内完成目标的全自动捕获与跟瞄，系统重量仅5kg。
• 运动过程中的偏振控制技术：通过保偏光纤路径和混合编码方案，实现了无需实时校准的动中通偏振控制。

中国信息协会的报告显示，中国在QKD领域持续领跑。2024年中国量子密钥分发设备市场销售收入达到 万元，预计2031年将达 万元，2025-2031期间年复合增长率(CAGR)为 %。中国在QKD领域的研究和应用已走在世界前列，不仅在理论研究上持续创新，还在实际应用中取得重要进展。

随着技术的不断进步，QKD技术有望克服当前面临的挑战，实现更广泛的应用。标准化进程的推进将促进设备间的互操作性，降低成本和提高效率将推动其在更多领域的普及。长距离传输技术的突破，如基于无人机的移动平台，将拓展QKD的应用场景。同时，中国在该领域的持续投入和创新将为全球量子通信技术的发展注入新的动力。

量子密钥分发技术作为量子通信领域的重要组成部分，其发展不仅关系到信息安全的未来，更将深刻影响金融、医疗、政府等关键领域的安全架构。中国在这一领域的持续领跑，不仅体现了其在科技创新方面的实力，也为全球量子通信技术的发展提供了重要参考。