世界首颗微纳卫星由合肥牵头研制

7月27日，在酒泉卫星发射基地，我国起飞量级最大的固体推进剂运载火箭“力箭一号”，带着六颗不同使命的卫星一飞冲天。其中，作为量子密钥分发的终端的“济南一号”卫星，是世界首颗微纳卫星，由合肥国家实验室牵头研制。

搭载量子微纳卫星的“力箭一号”运载火箭成功发射（图片来源：中国科学院）

目前，“济南一号”已进入既定轨道，太阳能帆板已成功打开，即将开展在轨测试工作。“济南一号”量子微纳卫星的成功研制，将使我国在世界上首次实现基于微纳卫星和小型化地面站之间的实时星地量子密钥分发，为构建低成本、实用化的天地一体化量子保密通信网络奠定基础。

该项目由合肥国家实验室、中国科学技术大学、中科院上海技术物理研究所、中科院上海微小卫星创新研究院、济南量子技术研究院等单位共同研发、建设和运行。来自合肥国家实验室的这支科研团队成员平均年龄仅30岁左右。

合肥国家实验室与中国科大共同负责量子微纳卫星科学目标的提出；济南高新区管委会协同济南量子技术研究院提供经费支持，济南量子技术研究院负责组织地面应用系统研制，作为用户总体开展量子密钥分发应用技术验证；中科院上海微小卫星创新研究院抓总研制卫星系统；中国科大牵头，联合中科院上海技术物理研究所、山东航天电子技术研究所、上海国科航星量子科技有限公司等研制有效载荷分系统；国科量子通信网络有限公司联合科大国盾量子技术股份有限公司负责地面应用系统、小型化地面站研制、建设和运行。

量子保密通信基于量子力学基本原理，提供了目前唯一原理上无条件安全的通信方式。中国科学技术大学牵头研制的“墨子号”量子科学实验卫星，2016年顺利升空，首次实现了星地量子密钥分发、洲际量子密钥分发、基于纠缠的无中继量子密钥分发等一系列国际领先的空间量子科学实验，并与地面光纤量子保密通信骨干网“京沪干线”构成首个天地一体化广域量子保密通信网络的雏形，开展了一系列技术验证和应用示范。

面向日益增多的用户需求，在“墨子号”所奠定的技术基础上，发射多颗低成本量子卫星实现组网运行，是构建高效率、实用化、全球化量子通信网络的必由之路。

研究团队成功攻关低成本小型化量子密钥分发技术、实时密钥提取技术等关键技术，将量子微纳卫星的重量降低到“墨子号”的约1/6、光源频率提升约6倍、密钥生成时效性提高2至3个数量级，配合小型化地面站系统，可完成实时星地量子密钥分发实验，并开展技术验证及应用推广。

据悉，“济南一号”在完成为期一个月的在轨测试后，将正式投入运行，完成与量子密钥分发相关的各类科学实验和应用推广，有助于我国保持和扩大在空间量子通信领域的国际领先地位，助力实现国家信息安全和信息技术水平的跨越式提升。