新华社电 国际权威学术期刊《物理评论快报》19日以封面论文的形式，介绍了去年9月中国与奥地利科学家借助“墨子号”卫星成功实施的世界首次量子保密的洲际视频通话。
按照两国科学院2011年底在北京签署的洲际量子通信合作协议，中奥联合团队利用“墨子号”卫星于去年年中开展了距离达7600公里的洲际量子密钥分发实验。在实验中，“墨子号”分别与河北兴隆、奥地利格拉茨地面站进行了星地量子密钥分发，然后以卫星作为中继，建立了兴隆地面站与格拉茨地面站之间的共享密钥，实验中获取共享密钥数据量约800千比特。
基于共享密钥，采用一次一密的加密方式，中奥联合团队在北京到维也纳之间演示了图片加密传输。量子力学的开创者之一、曾获诺奖的奥地利物理学家埃尔温·薛定谔和中国古代哲学家墨子的图像加密后被分别传送到北京和维也纳。
结合高级加密标准AES-128协议，每秒更新一次种子密钥，中奥联合团队建立了一个北京到维也纳的加密视频通信系统，并利用该系统成功举行了两国科学院之间的75分钟洲际视频会议，两院院长白春礼与安东·蔡林格进行了世界首次量子保密视频通话。
“洲际量子通信中，数据是使用量子密钥加密后传输的，监听者无法窃取中间的信息，这是目前人类唯一已知的无条件安全的通信手段，”论文第一作者、中国科技大学高级工程师廖胜凯告诉新华社记者，“除了使用量子密钥进行加密，其他环节与正常的照片传输和视频一样。”
廖胜凯表示，量子密钥分发实验符合预期，较为顺利，但目前建立共享密钥的效率不高，通信速率也有提高空间。他说，发射多颗卫星构成星座网络可以大幅提高洲际量子保密通信的效率，预计5到10年就可以建立一个初步有现实应用能力的星地保密通信网络。
这项实验由中国科技大学潘建伟、彭承志等组成的研究团队，联合中国科学院上海技术物理研究所王建宇研究组、微小卫星创新研究院、光电技术研究所、国家天文台、国家空间科学中心等，与奥地利的蔡林格研究组合作开展。
论文审稿人称赞，洲际量子保密通信网络实验是 “重大技术成果”，“任何不用卫星的方法（如正在发展的量子中继器）可能至少需要10年的时间才能接近这个实验的结果。”
据澎湃新闻
潘建伟团队进行人类首次洲际量子通信 都发送了什么
世界首颗量子通信实验卫星完成目标；世界首条量子保密通信“京沪干线”开通；世界首次洲际量子通信……在过去一年里，中国科学技术大学潘建伟团队带领“中国队”迅速走到了量子通信的前沿领域。
1月19日，中国科学技术大学披露了首次洲际量子通信的更多技术细节。通过“墨子号”的中继，相距7600公里的中国和奥地利完成量子保密通信。
北京向维也纳发送了一张大小5.34kB的“墨子号”照片，而维也纳则向北京发送了一张大小4.9kB的薛定谔照片，使用一段80kbit的量子密钥进行一次性加密。
这次量子保密通信与潘建伟的博士导师、奥利地科学院Anton Zeilinger教授合作完成。“墨子号”向北京附近的兴隆地面站和维也纳附近的格拉茨（Graz）地面站进行了量子纠缠分发，与两个地面站间各自产生一段密钥。接着，按照地面指令，“墨子号”给两段密钥进行逐位异或运算，将结果发送给其中一个地面站，由此，中欧两个距离长达7600公里的位点之间建立了密码。
此外，中国科学院还与奥地利科学院进行了洲际量子保密视频会议，采用128位高级加密标准（每秒刷新128位种子密钥表）。视频会议持续了75分钟，共传输约2GB数据，中奥双方交换了一段560kbit的量子密钥。
传统的公钥密码系统依赖特定数学函数的计算难度，但理论上都可以被破解。相反，量子密钥分发是迄今唯一被严格证明无条件安全的加密方式。通信者用量子叠加态对信息进行加密，而基于量子不可复制原理，任何窃听行为都会对整个通信系统造成干扰。
经过十多年的实验探索，潘建伟团队将量子纠缠分发距离从十几公里拓展到404公里，实现了世界上最远距离的点到点光纤密钥分发，可以满足城际量子通信的需求。
不过，光纤或地面自由空间传输的损耗较大，量子通信距离仅限于数百公里。为了实现地球上任意两点间的量子通信，利用“天地链路”是个可行的方案。光子在地面与卫星间传输时，经过的距离绝大多数是真空，产生的损耗和退相干程度可以忽略不计。
潘建伟团队在2016年8月将世界首颗量子通信实验卫星“墨子号”送上500公里高的近地轨道。与“墨子号”进行合作实验的5个地面站也相继落成，分别位于河北兴隆、新疆南山、青海德令哈、云南丽江和西藏阿里。
2017年，潘建伟团队宣布“墨子号”在一年时间内圆满完成三大科学目标：超过1200公里的星地诱骗态量子密钥分发；距离1200公里的星地量子纠缠分发和贝尔态测量；地星量子隐形传态。
这三个突破性的实验是搭建全球量子通信网络的基石。结果证实，针对1200公里的量子密钥分发，卫星链路效率比光纤高出了20多个数量级。
如今，地面“京沪干线”和天上的“墨子号”星地链路已经进行了整合。2017年9月底，世界首条量子保密通信干线——“京沪干线”正式开通，全长2000公里，贯穿济南和合肥。而兴隆地面站通过光纤接入了北京的多个量子通信网点。政府机构、银行和保险公司正通过实际应用测试量子通信骨干网络。
（作者： 编辑：李琛）
