量子星座開啟我國發射世界首顆量子微納衛星
世界首顆量子微納衛星“濟南一號”搭載中國科學院“力箭一號”運載火箭成功發射。目前,“濟南一號”已進入既定軌道,太陽能帆板已成功打開,即將開展在軌測試工作。據了解,這也是繼2016年我國世界首顆量子科學實驗衛星“墨子號”升空後,中國發射的第二顆量子通信衛星。
該量子微納衛星的成功研製,將使我國在世界上首次實現基於微納衛星和小型化地面站之間的實時星地量子密鑰分發,構建低成本、實用化的天地一體化量子保密通信網絡。
當前,美國、加拿大、日本等國紛紛加速推進“量子衛星”項目。“濟南一號”量子微納衛星成功發射和在軌運行後,將在濟南、合肥等多地通過小型化衛星地面站,開展商用化廣域量子通信網絡應用示範,助力我國擴大在空間量子通信領域的國際領先地位,實現國家信息安全和信息技術水平跨越式提升。
該量子微納衛星由合肥國家實驗室、中國科學技術大學、濟南量子技術研究院、中國科學院微小衛星創新研究院、上海技術物理所等科研單位,聯合科大國盾量子技術股份有限公司、國科量子通信網絡有限公司等產業力量共同完成。
量子保密通信安全性基於物理學基本原理,與計算複雜度無關,即使未來強大的量子計算機問世也不會對其安全性形成威脅。2016年,我國成功發射“墨子號”,牢牢佔據了量子保密通信技術研究及產業發展的國際“領跑”地位。但單顆低軌衛星無法直接覆蓋全球,從實用角度,必須構建由高、中、低軌道衛星組成的“量子星座”。
因此,在“墨子號”量子科學試驗衛星研發及實驗的基礎上,“濟南一號”相關研究團隊開展科研攻關,突破了低成本小型化量子密鑰分發技術、實時密鑰提取技術等關鍵技術,使得此次升空的量子微納衛星重量降低到“墨子號”的約1/6、光源頻率提升約6倍、密鑰生成時效性提高2-3個數量級,研發成本和發射成本大大降低。配合小型化地面站系統,可完成實時星地量子密鑰分發實驗,並開展技術驗證及應用推廣。
本次量子微納衛星的發射,也是科研和產業界深度結合的結果。在2020年12月,濟南量子院就與科大國盾量子等共同揭牌成立了“量子衛星小型地面站聯合研發中心”,攜手攻關量子衛星和地面站的實用化技術。而此次配合“濟南一號”的小型化量子衛星地面站較“墨子號”升空時,不僅成碼能力進一步提升,重量也由12噸降至100公斤以下,可以實現在遠洋海島、駐外機構等場景快捷部署。
(小型化衛星地面站產品)