量子直接通信从实验室走向实际应用 我国科研团队首次完成星地量子直接通信系统模块级验证

来源：高校人工智能与大数据创新联盟

近日，媒体从北京量子信息科学研究院获悉，我国科研团队首次完成星地量子直接通信系统模块级验证，标志着我国的星地量子直接通信技术，正式迈入空天地一体化量子直接通信网络的构建阶段。

据了解，此次验证是将量子直接通信激光器模块和相位编码两个模块，于2025年5月29日4时40分搭载在箭元科技元行者一号验证型火箭上，随后完成成功发射、海上回收、返厂检查等多个阶段，实验模块成功出舱，完成相关检查、一切正常。

此次搭载的两个模块，是星地量子直接通信系统的关键组成部分，由北京量子信息科学研究院副院长、清华大学教授龙桂鲁的量子直接通信团队自主研发，是团队历时三年攻关取得的原创性成果。

本次搭载主要进行的是对模块抗震动、抗辐照等火箭发射升空过程中的各类环境变化的鲁棒性测试。团队采用模块化设计，尽可能利用国内验证平台和有限测试资源，分模块、分阶段和逐级验证，尽可能降低星地通信技术迭代成本，加快星地网络构建。

业内介绍，量子直接通信目前已从实验室走向实际应用，未来量子直接通信网络将在政务与公共事务、金融安全、国防和基础设施等高安全需求领域发挥作用，并逐步向民用场景渗透，让个人电子账户、智能家居数据等获量子级保护。在政务、金融、电信、能源等高安全需求领域构建起量子增强的安全通信体系，推动信息安全产业进入“量子+”新时代。

分析认为，我国科研团队首次完成星地量子直接通信系统模块级验证，标志着量子通信技术从实验室走向实际应用迈出了关键一步。这一进展背后有多重深刻原因，体现了技术突破、战略需求和工程化能力的综合提升：

一、技术突破是关键驱动力

（一）量子直接通信原理成熟：量子直接通信（QSDC）不同于量子密钥分发（QKD），它利用量子态直接传输信息，无需额外密钥分发步骤，安全性更高。实验室阶段已证明其理论可行性和抗攻击能力，为工程化打下基础。

（二）核心模块技术攻关成功：量子光源与探测器：单光子源效率、探测器的灵敏度和低噪声水平大幅提升，满足远距离弱信号探测需求。

1.量子编码与解码：高效编码方案（如量子纠缠编码、相位编码）和实时解码算法实现突破。

2.高精度跟瞄技术：星地激光通信需要极高的瞄准精度（微弧度级），动态补偿大气湍流技术取得进展。

3.噪声抑制与环境适应性：有效抑制背景光噪声、系统热噪声，提升设备在太空环境的稳定性。

（三）模块化与集成能力提升：

1.将复杂系统拆分为独立功能模块（光源、探测、控制、通信接口等），分别验证其性能和兼容性。

2.模块级验证是系统级集成的前提，证明各部件在真实环境下能协同工作。

二、国家战略需求强力牵引

（一）信息安全升级的迫切性

1.传统加密算法面临量子计算威胁，国家关键基础设施（金融、电网、政务、国防）亟需量子级安全通信方案。

2.量子直接通信提供“无条件安全”的终极保障，具有战略价值。

（二）构建“量子互联网”的愿景：

1.星地链路是未来全球量子网络的核心基础设施。此次验证是构建“空间量子骨干网”的重要一环。

2.实现跨洲际、抗干扰、高安全性的全球通信能力。

（三）抢占量子科技制高点：

1.量子通信是我国具有国际领先优势的领域（如“墨子号”卫星、量子京沪干线）。

2.星地量子直接通信的成功验证进一步巩固技术优势，争夺标准制定权。

三、工程化与产业化条件逐步成熟

（一）航天平台能力支撑：

1.成熟的卫星发射、测控技术为量子载荷提供可靠平台。

2.微纳卫星、立方星等低成本平台的发展降低了实验成本。

（二）地面站网络基础：

1.已建成多个量子通信地面站，具备接收和处理量子信号的能力。

2.地面站与卫星的协同控制技术日益成熟。

（三）产学研协同推进：

1.国家实验室、顶尖高校（如中科大、清华）、航天院所（如航天科工、科技集团）与企业的紧密合作。

2.政策与资金持续投入，加速技术转化。

四、从实验室到应用的“桥梁”意义

（一）验证真实环境下的可行性：实验室环境无法模拟太空辐射、大气湍流、温度剧变等复杂因素。模块级验证证明技术能适应真实星地链路挑战。

（二）降低成本与提升可靠性：

1.模块化设计便于标准化生产和后期维护，为大规模部署铺路。

2.通过验证发现问题并优化，提升系统整体稳定性和寿命。

（三）加速应用场景探索：

1.为国防保密通信、金融安全交易、能源网络控制等场景提供技术储备。

2.推动相关产业链（量子器件、精密光学、航天电子）发展。

五、量子通信“落地”的必然性。

此次星地量子直接通信模块级验证的成功，是技术成熟度（TRL）提升的直接体现，标志着我国在量子通信工程化领域走在世界前列。其走向应用的根本原因在于：技术突破解决了核心物理与工程难题；国家战略提供了顶层设计和资源保障；工程能力支撑了复杂系统实现；安全需求创造了巨大的应用市场。

因此，未来，随着系统级集成验证、小型化、低成本化的推进，量子直接通信有望在特定高安全场景率先落地，最终融入全球量子互联网的宏大架构。中国在这一领域的持续领先，不仅关乎技术主权，更是重塑未来信息安全的基石。（来源：本文根据中国科技网报道独家整理，转载请注明出处）

全国高校人工智能与大数据创新联盟

全国高校人工智能与大数据创新联盟（简称:高校联盟）是由清华大学、浙江大学、中南大学、东北大学、上海工程技术大学、重庆邮电大学、东北林业大学、佛山科学技术学院、曲阜师范大学、黑龙江大学、海豚大数据科技等全国54家高校、企业共同发起，于2018年5月26日在北京中国科技会堂正式成立。迄今为止，联盟发展会员300多家, 覆盖全国20多个省市。联盟由一批积极投身于“人工智能、大数据、区块链”教育事业的高校、科研机构、企事业单位和个人自愿组成的公益性、全国性学术交流服务平台。中国工程院原常务副院长、中国工程院院士潘云鹤、中国科学院院士陈国良、中国工程院院士李伯虎担任联盟名誉理事长，中国工程院院士谭建荣担任联盟理事长。联盟工作接受工信部、国家网信办等政府部门行政管理和业务指导。联盟主要工作是推进产教融合、校企合作、协同育人。(加盟微信13651193492)

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华算人工智能研究院全称是“山西省华算人工智能研究院有限公司”，是经山西转型综合改革示范区管理委员会批准，于2023年10月在太原成立的第一批专业研究人工智能、赋能数字经济产业发展的独立法人组织。华算人工智能研究院依托全国高校人工智能与大数据创新联盟专家委员会及理事会资源，按照山西省委省政府、山西转型综合改革示范区管理委员会发展人工智能、数字经济的系列文件精神和工作计划，将研究院打造成为山西省发展人工智能、数字经济的示范应用推广平台，同时面向全国开展人工智能业务。华算人工智能研究院名誉院长由中国工程院院士李伯虎担任。研究院内设AI产业学院共建中心、实训实习就业中心、实验室建设中心、专家智库等6个职能部门。欢迎加入华算人工智能研究院专家智库，共同赋能高校AI人才培养及产教融合事业发展。

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全国高校人工智能与大数据创新联盟区块链专委会（简称:高校区块链专委会），是由北京大学、浙江大学、武汉大学、西南财经大学、北京交通大学、郑州大学、贵州大学、桂林电子科技大学、山西农业大学、佛山科学技术学院、陕西师范大学、中国网安、海豚大数据科技等全国40多家高校、企业和机构共同发起，于2019年12月7日在广东省佛山市正式成立。目前发展高校及企业会员70多家。中国工程院院士、浙江大学教授陈纯担任高校区块链专委会名誉顾问；福州大学教授蔡维德、中国计算机学会区块链专委会主任斯雪明教授、中国人民银行数字货币研究所副所长狄刚担任高校区块链专委会名誉主任；北京大学信息科学技术学院区块链中心主任陈钟教授担任高校区块链专委会主任。高校区块链专委会主要工作是促进高校区块链教育，为高校区块链专业建设及学科发展提供专家咨询服务。

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全国高校人工智能与大数据创新联盟元宇宙专业委员会（简称:高校元宇宙专委会），是由清华大学、湖南大学、浙江大学、四川大学、汕头大学、河北金融学院、保定市元宇宙协会、英伟达中国、海尔衣联网研究院、海豚大数据科技(天津)有限公司等全国20多所高校、企业和机构共同发起，于2022年11月5日在北京正式成立。中国工程院院士、计算机软件与虚拟现实领域专家赵沁平担任高校元宇宙专委会名誉顾问；中国工程院院士、北京航空航天大学电气与自动化学院名誉院长、中国航天科工集团有限公司科技委高级顾问李伯虎担任高校元宇宙专委会名誉主任；清华大学信息国研中心可信软件和大数据部常务副主任邢春晓担任高校元宇宙专委会主任委员。目前已发展高校及企业会员30多家。高校元宇宙专委会主要工作是促进高校元宇宙教育、加强校企合作、推动元宇宙专业建设及学科发展，为元宇宙教育教学提供专家咨询服务。

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