圖爲墨子號通訊實驗衛星過境

我國在量子通訊網絡工程上又實現了一次突破，墨子號量子通訊實驗衛星已經和京滬幹線光架串連了起來，爲150名用戶提供4600公里跨度的量子保密通訊網絡服務。這也是全球首個集成的量子通信網絡。

從嚴格意義來說目前這個階段並不能稱其爲量子通信，而是一個量子加密的通信服務，通過量子技術對通信進行了加密，所以這次公佈的量子通訊網絡，更確切的應該說是量子密鑰的分發網絡，可以看作是未來量子通訊加密這種一個加密部分。這種量子密鑰的分發是利用了量子通訊的方式來完成的，保障通訊雙方能夠共同擁有密鑰，使用光量子傳輸，可以避免被截取和破譯，如果這個通訊被監聽或者截取，可以即時破壞掉這種量子態，雙方也能第一時間得知他們的通訊遭到了破壞，從而切換密鑰或者改變通訊方式。目前來說，這種密鑰的分發在理論上是絕對安全的。

圖爲京滬幹線

那現階段量子加密通訊網絡的地面部分，依託四個光纖的城域網開展工作，在北京，濟南，上海，合肥已經鋪設了光纖網絡，其中京滬線是它的骨幹線絡，墨子衛星則組成了星地鏈路的一個通訊節點，地面上興隆和南山兩個地面站組成兩個星地鏈路，地面光纖和星地鏈路最終組成了一個完整的星地通信網絡。這個網絡的京滬線已經開通了三年，全長2000多公里，興隆和南山兩個地面站之間距離是2600公里，把光纖和新地鏈路相加，總長最終達到了4600公里，在這個網絡的用戶那都可以實現量子加密通信。

用戶接入量子通信網絡以後，將信息通過計算機網絡發到這個系統中，發送信息的密鑰請求，由量子通信加密系統生成和分配密鑰到收發兩端的硬件之上，然後將發送方的信息進行編碼加密，通過光量子傳輸給接收方，再進行解碼和破譯，實現安全的通信。目前這個通信網絡的每一個核心節點，都有着12個可信環路，骨幹線則共有32個可信的中繼節點，可以避免單節點的故障發生。星地鏈路中地面站用來進行密鑰分發，墨子號量子衛星進行的是通信服務。

圖爲量子通信地面站

從目前的技術來看，想要實現真正的量子通信，仍有很多的技術障礙沒有突破。使用量子加密通信網絡，應該是會高於現在傳統的通信和加密方式，因此在現階段日常通信，商業活動中，它的替代和應用可能性仍然很小，還需要繼續去研究和實驗。

量子衛星中的墨子號，於16年發射，在發射之後進行了千里級的地星雙向量子糾纏分發，地星的量子密鑰分發和地星的量子隱形傳態，又率先的開展了量子糾纏的退相干實驗，被美國科學促進會授予了2018年的克利夫蘭獎。去年墨子號首次實現了1120公里的長距離無中記的量子糾纏密鑰分發。未來墨子號還會繼續地深入研究，並且繼續突破量子糾纏，無中繼長距離的長程密鑰分發試驗。

圖爲克利夫蘭獎

我國目前在地面上已經有了220萬公里的該類型光纖，其中國家的幹線共計4.2萬公里，專門爲量子通訊所鋪設的光纖網絡早在2017年就已經開通，通過光量子實驗的通信。其實在理論上都可以藉助我國目前的光纖網絡實現，未來可能還會繼續的鋪設專用光纖來提高通訊的保障能力。這次地星一體量子加密通訊網絡實驗的成功，主要的意義在於我國是把量子密鑰分發技術從理論層面變成了實用技術，這意味着一旦有需要，就隨時可以通過光纖網絡和墨子衛星實現全國主要區域的量子加密通信。現階段對安全性的要求比較高，對價格因素不太敏感的政府部門、軍事部門以及金融部門等都可以通過量子加密進行通訊，以量子加密的方式來保證它們的信息安全。

量子加密通訊還有一個技術的核心指標，那就是密鑰分發效率。2017年時量子加密通信的光纖密鑰分發效率爲28.4kbps/s，最高能夠達到235.4kbps/s，夠1.2萬個用戶同時進行加密，現在這一速率已經提升了40倍。未來星地的量子加密通信網絡，還會隨着技術的提升、基礎設施的升級以及量子衛星的增加，不斷地提高性能，當擁有了十幾顆，或者甚至幾十顆的量子通訊衛星之後，量子加密通訊將能實現全球覆蓋，再結合地面站和地面接收與發射設備的小型化以及便攜化，屆時降低了成本的量子加密通訊，將會變成一種經濟高效的安全通信網絡。

圖爲量子加密通訊網

量子加密通訊網絡在目前看來還很難替代現代通訊網絡，但是作爲一種通訊的補充和加密升級，在服務安全性需求高的行業領域，它仍然有着很好的應用前景，也許在不久的將來，我國的量子加密通訊網絡就可以實現全球聯通，至少與俄羅斯、歐洲之間，可以開行萬里級別的量子衛星無中繼通信服務。