中國科學技術大學潘建偉、彭承志、廖勝凱等聯合濟南量子技術研究院、中國科學院上海技術物理研究所、微小衛星創新研究院等單位組成的研究團隊，在國際上首次實現量子微納衛星與小型化、可移動地面站之間的實時星地量子密鑰分發，在單次衛星通過期間實現了多達1百萬比特的安全密鑰共享。在此基礎上，聯合團隊和南非斯坦陵布什大學科研團隊合作，在中國和南非之間相隔12900多公裡的距離上建立了量子密鑰，完成對圖像數據“一次一密”加密和傳輸。

該工作為實用化衛星量子通信組網鋪平了道路。相關研究成果於3月20日在線發表在國際學術期刊《自然》雜誌上。

為實現遠距離乃至全球化的量子保密通信，需要克服光纖存在的固有損耗以及難以覆蓋全球的問題。利用衛星平台進行自由空間量子密鑰分發，能夠有效克服這些限制，實現全球範圍的量子保密通信。

此前，中國科大牽頭研製的“墨子號”量子科學實驗衛星在國際上首次實現了星地量子密鑰分發，並與地面光纖量子保密通信骨幹網“京滬幹線”構成首個天地一體化廣域量子保密通信網絡，充分驗證了基於衛星實現全球化量子通信的可行性。由於“墨子號”量子衛星無法直接覆蓋全球且成本較高，發射多顆低成本量子微納衛星並實現組網運行，已成為構建高效率、實用化、全球化量子通信網絡的迫切需求。

朝向這一目標，研究團隊成功突破了低成本小型化誘騙態量子光源技術、複合激光通信的實時密鑰提取技術、基於衛星姿控的高精度跟瞄等關鍵技術。在系列技術突破的基礎上，團隊研製的國際首顆量子微納衛星“濟南一號”於2022年7月27日成功發射入軌。研究團隊進一步發展了小型化地面站系統，相對第一代重約13噸的地面站，還可適應城市、山區、高原等各類環境。

在本研究工作中，量子微納衛星與濟南、合肥、武漢、北京、上海、南非斯坦陵布什等地面光學站建立光鏈路，實現實時星地量子密鑰分發實驗。以衛星作為可信中繼，研究團隊進一步實現了地面相距12900公里北京站和南非斯坦陵布什站之間的密鑰共享和數據中繼。