近日，中国科学技术大学教授潘建伟团队首次成功实现了白天远距离（53千米）自由空间量子密钥分发，通过地基实验在信道损耗和噪声水平方面有效验证了未来构建基于量子星座的星地、星间量子通信网络的可行性。相关成果近日在线发表于《自然—光子学》。
“墨子号”卫星目前已经成功实现了首次星地量子通信，但由于阳光噪声的影响，“墨子号”卫星只能在夜晚工作，单颗该类低轨道卫星至少需要3天才能完成全球范围内地面站点的覆盖。为了提高通信覆盖率，以提高卫星量子通信实用化水平，需要构建由多颗低轨道卫星或高轨道卫星组成的量子星座，建立覆盖全球的实时量子通信网络。
为抑制白天阳光背景噪声，潘建伟团队从3个方面发展关键技术：阳光背景噪声主要包括太阳光直射部分和经大气分子散射部分组成，太阳光谱中1550纳米成分较低，大气散射对该波段散射也较小，利用这个特点采用1550纳米波段光子开展实验，优化光学系统，将噪声降低超过一个数量级；发展频率上转换单光子探测技术，在保持单光子高效探测的同时，实现了光谱维度的窄带滤波，降低噪声约两个数量级；发展自由空间光束单模光纤耦合技术，实现了高效耦合和空间维度的窄视场滤波，降低噪声约两个数量级。综合这3项技术，研究小组在青海湖相距53公里的两点间完成了白天阳光背景下的量子密钥分发实验，在全链路衰减48dB（大于星地、星间链路衰减）情况下，误码率~1.65%，安全密钥成码率达到~150 bps。实验结果验证了太阳光背景下开展星地、星间量子密钥分发的可行性，为下一步构建量子星座打下了坚实的技术基础。 （通讯员曾皓）
