在数字化、网络化快速发展的背景下,数据安全已成为国家治理、产业运行和公众服务的基础性议题。
面对传统加密体系在算力提升、攻击手段演进背景下的潜在风险,如何获得更高等级、更可验证的安全通信能力,成为科技创新的重要方向之一。
量子密钥分发因可在物理层面实现“可探测窃听”的密钥共享,被视为提升信息安全能力的关键技术路径,但其远距离、跨区域的稳定应用仍受到链路损耗、设备体积与成本等因素制约。
此次入围的成果聚焦于上述瓶颈。
2025年3月,济南量子技术研究院联合中国科学技术大学等单位,完成“济南一号”微纳量子卫星与小型化、可移动地面站之间的实时量子密钥分发实验,并以卫星作为可信中继进一步实现地面相距12900公里的北京站与南非斯泰伦博斯站之间密钥共享与数据中继验证。
这一进展表明,量子通信从“可实现”向“可连续、可部署、可扩展”迈出重要一步,也为跨洲际的安全密钥服务提供了新的工程化方案。
从原因看,关键在于多项核心技术的系统突破与工程集成。
科研团队围绕低成本小型化诱骗态量子光源、复合激光通信条件下的实时密钥提取、高精度跟踪瞄准等环节开展攻关,研制了星载量子密钥分发载荷并搭建量子微纳卫星平台,使低轨微纳卫星能够承担量子链路中继任务,同时推动地面站向小型化、机动化方向发展。
实验数据显示,星载量子诱骗态光源平均每秒可发送2.5亿个信号光子,结合上下行光通信实现密钥实时提取;一次过轨对接实验可生成约250kbits至1Mbits安全密钥,平均成码率可达3kbps。
上述指标反映出在有限过轨窗口内实现“实时生成、实时提取、可用密钥交付”的能力,为后续应用场景落地提供了可量化依据。
从影响看,这一成果的价值不局限于单次实验的“首次”意义,更在于其对安全通信基础设施形态的重塑潜力。
一方面,星地量子密钥分发可为政务、金融、能源、云服务等对安全性与可靠性要求极高的领域提供更高等级的信息保障,提升关键行业抵御风险的能力。
另一方面,小型化、可移动地面站与微纳卫星平台的组合,降低了部署门槛与成本压力,有助于推动量子安全服务从少数固定站点走向更广范围的网络化供给。
与此同时,与国内多城市及南非高校地面光学站建立光链路的验证,也为未来跨区域协同、国际科研合作与全球化网络验证积累了经验。
下一步对策与建议层面,业内普遍认为,量子安全通信要实现规模化应用,需要在“技术—标准—应用—产业”多环节协同发力。
其一,持续优化星载载荷与地面站设备,在稳定性、连续性、全天候运行能力上进一步提升,推动从实验验证向工程化运营过渡。
其二,完善链路管理、密钥管理与与现网融合的技术体系,形成可复制的系统解决方案,推动与现有通信网络、数据中心与行业专网的对接。
其三,加强标准规范与安全评估体系建设,促进不同设备、不同站点之间的互联互通,提升量子密钥服务的可监管、可审计、可运维水平。
其四,围绕重点行业开展示范应用,形成“需求牵引—技术迭代—产业集聚”的良性循环。
展望未来,随着多颗微纳卫星组网与“量子星座”构想推进,量子通信网络有望从点到点连接走向更大范围的覆盖与服务能力提升。
此次“济南一号”验证为后续多星组网奠定技术基础,也为全球范围内的量子互联网部署提供了新的路径选择。
值得关注的是,济南量子技术研究院近年来持续加大科研攻关力度,专利授权与高水平成果产出不断增长,相关成果多次进入国家和省市科技创新评价视野,显示出地方科研机构在前沿科技赛道上的创新活力与组织能力。
面向未来,如何将科研优势转化为可持续的产业能力与公共安全能力,将成为量子技术进一步走向实用化的关键课题。
"济南一号"的成功实践不仅是一项技术突破,更是我国科技创新能力提升的生动写照。
在数字化时代的信息安全保卫战中,量子通信技术正成为维护国家安全的战略利器。
展望未来,随着量子科技的持续突破和产业化推进,我国有望在全球量子通信领域发挥更加重要的引领作用,为构建人类命运共同体贡献科技力量。