图为墨子号通讯实验卫星过境

我国在量子通讯网络工程上又实现了一次突破，墨子号量子通讯实验卫星已经和京沪干线光架串连了起来，为150名用户提供4600公里跨度的量子保密通讯网络服务。这也是全球首个集成的量子通信网络。

从严格意义来说目前这个阶段并不能称其为量子通信，而是一个量子加密的通信服务，通过量子技术对通信进行了加密，所以这次公布的量子通讯网络，更确切的应该说是量子密钥的分发网络，可以看作是未来量子通讯加密这种一个加密部分。这种量子密钥的分发是利用了量子通讯的方式来完成的，保障通讯双方能够共同拥有密钥，使用光量子传输，可以避免被截取和破译，如果这个通讯被监听或者截取，可以即时破坏掉这种量子态，双方也能第一时间得知他们的通讯遭到了破坏，从而切换密钥或者改变通讯方式。目前来说，这种密钥的分发在理论上是绝对安全的。

图为京沪干线

那现阶段量子加密通讯网络的地面部分，依托四个光纤的城域网开展工作，在北京，济南，上海，合肥已经铺设了光纤网络，其中京沪线是它的骨干线络，墨子卫星则组成了星地链路的一个通讯节点，地面上兴隆和南山两个地面站组成两个星地链路，地面光纤和星地链路最终组成了一个完整的星地通信网络。这个网络的京沪线已经开通了三年，全长2000多公里，兴隆和南山两个地面站之间距离是2600公里，把光纤和新地链路相加，总长最终达到了4600公里，在这个网络的用户那都可以实现量子加密通信。

用户接入量子通信网络以后，将信息通过计算机网络发到这个系统中，发送信息的密钥请求，由量子通信加密系统生成和分配密钥到收发两端的硬件之上，然后将发送方的信息进行编码加密，通过光量子传输给接收方，再进行解码和破译，实现安全的通信。目前这个通信网络的每一个核心节点，都有着12个可信环路，骨干线则共有32个可信的中继节点，可以避免单节点的故障发生。星地链路中地面站用来进行密钥分发，墨子号量子卫星进行的是通信服务。

图为量子通信地面站

从目前的技术来看，想要实现真正的量子通信，仍有很多的技术障碍没有突破。使用量子加密通信网络，应该是会高于现在传统的通信和加密方式，因此在现阶段日常通信，商业活动中，它的替代和应用可能性仍然很小，还需要继续去研究和实验。

量子卫星中的墨子号，于16年发射，在发射之后进行了千里级的地星双向量子纠缠分发，地星的量子密钥分发和地星的量子隐形传态，又率先的开展了量子纠缠的退相干实验，被美国科学促进会授予了2018年的克利夫兰奖。去年墨子号首次实现了1120公里的长距离无中记的量子纠缠密钥分发。未来墨子号还会继续地深入研究，并且继续突破量子纠缠，无中继长距离的长程密钥分发试验。

图为克利夫兰奖

我国目前在地面上已经有了220万公里的该类型光纤，其中国家的干线共计4.2万公里，专门为量子通讯所铺设的光纤网络早在2017年就已经开通，通过光量子实验的通信。其实在理论上都可以借助我国目前的光纤网络实现，未来可能还会继续的铺设专用光纤来提高通讯的保障能力。这次地星一体量子加密通讯网络实验的成功，主要的意义在于我国是把量子密钥分发技术从理论层面变成了实用技术，这意味着一旦有需要，就随时可以通过光纤网络和墨子卫星实现全国主要区域的量子加密通信。现阶段对安全性的要求比较高，对价格因素不太敏感的政府部门、军事部门以及金融部门等都可以通过量子加密进行通讯，以量子加密的方式来保证它们的信息安全。

量子加密通讯还有一个技术的核心指标，那就是密钥分发效率。2017年时量子加密通信的光纤密钥分发效率为28.4kbps/s，最高能够达到235.4kbps/s，够1.2万个用户同时进行加密，现在这一速率已经提升了40倍。未来星地的量子加密通信网络，还会随着技术的提升、基础设施的升级以及量子卫星的增加，不断地提高性能，当拥有了十几颗，或者甚至几十颗的量子通讯卫星之后，量子加密通讯将能实现全球覆盖，再结合地面站和地面接收与发射设备的小型化以及便携化，届时降低了成本的量子加密通讯，将会变成一种经济高效的安全通信网络。

图为量子加密通讯网

量子加密通讯网络在目前看来还很难替代现代通讯网络，但是作为一种通讯的补充和加密升级，在服务安全性需求高的行业领域，它仍然有着很好的应用前景，也许在不久的将来，我国的量子加密通讯网络就可以实现全球联通，至少与俄罗斯、欧洲之间，可以开行万里级别的量子卫星无中继通信服务。