济南量子技术研究院科研楼顶的小型化地面站。济南量子技术研究院供图

记者3月20日从济南量子技术研究院获悉，该院联合中国科学技术大学、中国科学院上海技术物理研究所等单位组成的研究团队，在国际上首次实现“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星地量子密钥分发，在单次卫星通过期间实现多达100万比特的安全密钥共享，并在中非之间12900多公里的距离上建立量子密钥，完成对图像数据“一次一密”加密和传输。

国际学术期刊《自然》（Nature）3月20日在线发表了相关研究成果。

基于量子密钥分发的量子保密通信是迄今唯一可实现“信息论可证”安全的通信方式，将大幅提升现有信息系统的安全传输水平。目前，基于光纤链路的城域城际量子通信已发展成熟并初步得以应用，为实现远距离乃至全球化的量子保密通信，需要克服光纤存在的固有损耗以及难以覆盖全球的问题。

济南量子技术研究院与多家科研机构协同攻关，在星地量子通信方面开展了一系列开创性研究，研究出国际首颗量子微纳卫星“济南一号”，并持续推动量子卫星地面站的小型化研究，相对第一代重约13吨的地面站，完成此次实时星地量子密钥分发的地面站重量降低了约两个数量级，达到低于100kg的水平。

在本研究工作中，“济南一号”量子微纳卫星与济南、合肥、武汉、北京、上海、南非斯泰伦博斯等地面光学站建立光链路，实现实时星地量子密钥分发实验。星载量子诱骗态光源平均每秒发送2.5亿个信号光子，结合上下行光通信实现密钥的实时提取。研究团队还以卫星作为可信中继，进一步实现了地面北京站和南非斯泰伦博斯站之间的密钥共享和数据中继。

该研究工作为未来发射多颗微纳卫星构建“量子星座”奠定了坚实基础，不仅为大规模实用化量子通信网络的建设提供了关键技术支撑，更为量子互联网的全球部署开辟了新的发展路径。

近年来，济南积极布局量子科技这一未来产业，济南高新技术产业开发区建设5.2万平方米的“三楼一体”产业载体，专门支持量子产业发展，量子科技的“济南力量”日益凸显。

截至目前，济南集聚量子信息及相关企业30余家，从业人员达到800余人，总市值超过50亿元人民币，在实用化量子通信技术研究和量子通信产业化方面处于世界领先地位。