基于微卫星的实时量子键分布

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　　量子网络1,2,3提供了将量子设备与革命性计算，传感和通信功能联系起来的基础架构。量子卫星星座提供了一种解决方案，以促进全球规模上的量子网络4,5。Micius卫星已经验证了卫星量子通信的可行性6,7,8,9；但是，扩展量子卫星星座是具有挑战性的，需要小型轻质卫星，便携式地面站和实时安全钥匙交换。在这里，我们应对这些挑战，并报告了能够使用便携式地面站进行空间到地面量子键分布的量子微卫星的开发。微卫星有效载荷重约23公斤，便携式地面站重约100公斤，分别代表减少1和2个数量级。使用此设置，我们演示了带有多个地面站的基于卫星的量子钥匙分布，并在一次卫星通行证中达到了高达107万位安全键的共享。此外，我们多路复用双向卫星 - 地面光学通信与量子通信，实现键蒸馏和实时的安全通信。此外，在中国和南非之间在地球上隔开12,900公里的位置，在中国和南非之间创建了一个秘密钥匙，可以实现图像的一次性加密。紧凑型量子有效载荷可以很容易地组装在现有的太空站10,11或小型卫星上12，为基于卫星构成的量子和经典网络铺平了道路，用于广泛的现实生活应用程序。

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