上海自然杂志

北京时间1月7日凌晨，中国科学技术大学潘建伟团队在《自然》杂志上发表了题为“跨越4600公里的天地一体化量子通信网络”的论文，验证了广域量子保密通信技术在实际应用中的条件已初步成熟。

中国科学技术大学教授潘建伟表示：“我们的工作表明，量子通信技术对于大规模的实际应用已经足够成熟。类似地，如果把来自不同国家的国家量子网络合并在一起，并且如果大学，机构和公司聚集在一起以标准化相关协议、硬件等，则可以建立全球量子通信网络。”

全球首个天地一体化量子通信网络

研究团队在量子保密通信京沪干线与“墨子号”量子卫星成功对接的基础上，构建了世界上首个集成700多条地面光纤量子密钥分发(QKD)链路和两个星地自由空间高速QKD链路的广域量子通信网络，实现了地面跨度4600公里的星地一体的大范围、多用户量子密钥分发，并进行了长达两年多的稳定性和安全性测试、标准化研究以及政务金融电力等不同领域的应用示范。

这项研究成果由潘建伟及其同事陈宇翱、彭承志等与中国科学院上海技术物理研究所王建宇研究组、济南量子技术研究院及中国有线电视网络有限公司合作。

“论文是对上述成果的一个系统性总结，证明了广域量子保密通信技术在实际应用中的条件已初步成熟。我国科研人员通过构建天地一体化广域量子保密通信网络的雏形，为未来实现覆盖全球的量子保密通信网络奠定了科学与技术基础。”中国科学技术大学在官方网站上称。

尽管研究论文是一项总结性的工作，但是意义重大。自“墨子号”量子卫星于2016年8月发射以来，研究团队在优化地面站接收光学系统、提高QKD发射系统时钟频率并应用更高效QKD协议的基础上，实现了卫星对地面站的高速量子密钥分发，生成速率比之前的工作高出约40倍；研究团队还成功地将卫星与地面的安全成码距离从1200公里拓展到2000公里，相应的地面站俯仰角跨度可达170 ，几乎可覆盖整个天空。

与传统的加密不同，量子通信被认为是不可破解的，因此银行，电网和其他部门的安全信息传输的未来。量子通信的核心是量子密钥分发（QKD），它使用粒子的量子状态（例如光子）形成一串加密字符串或者密钥，在发送方和接收方之间进行的任何窃听都会更改此字符串或密钥，并立即引起注意。

目前普遍的QKD技术使用光纤进行数百公里的传输，具有很高的稳定性，但对通信信道损耗很大；而利用卫星和地面站之间的自由空间进行千公里级别的传输，将地面光纤和自由空间结合，可以实现大规模、全覆盖的全球化量子通信网络。

根据中国科学技术大学介绍，按通信信道的不同，量子密钥分发主要有光纤和自由空间两种实现方式。光纤QKD技术的信道稳定性较好，可以实现基本恒定的安全码率，在城域城际范围内可以方便的连接到千家万户；在超远距离、移动目标、岛屿和驻外机构等光纤资源受限的场景，可以通过卫星中转的自由空间信道连接。

量子通信网络已接入多个行业领域

2017年9月底正式开通的量子保密通信京沪干线，总长超过2000公里，覆盖四省三市共32个节点，是目前世界上最远距离的基于可信中继方案的量子安全密钥分发干线。研究团队攻关了高速量子密钥分发、高速高效率单光子探测、可信中继传输和大规模量子网络管控监控等系列工程化实现的关键技术。建成后，开展了长达两年多的相关技术验证和应用示范以及大量的稳定性测试、安全性测试及相关标准化研究，同时京沪干线网络的密钥分发量可以支持万以上用户同时使用。

目前该天地一体化量子通信网络已经接入包括金融、电力、政务等150多家行业用户。2019年初，国家电网有限公司基于该网络，建立了跨越2600公里的量子密钥分发信道，实现了电力通信数据加密传输，首次从工程上检验了星地量子通信开展实际业务的可行性。

“本工作发展的相关技术也为量子通信系统小型化、低成本、国产化奠定了基础。”中国科学技术大学方面表示，“最近团队成功研制了重量约百公斤的小型地面站，实现了与墨子号的星地量子密钥分发实验，和国际多个地面站的进行了星地量子密钥分发实验，未来有望进一步做到可单人搬运；同时，在保证密钥分发速率的前提下已经成功研制几十公斤的小型化空间量子密钥分发载荷，这些成果也为形成卫星量子通信国际技术标准奠定了基础。”

根据《自然》论文，未来该团队将与来自奥地利、意大利、俄罗斯和加拿大的国际合作伙伴进一步扩大在中国的网络。他们还将致力于开发小型、经济高效的QKD卫星和地面接收器，以及中高地球轨道卫星，以实现空前的万公里级QKD传输。

另据中国科学技术大学介绍，在天地一体化量子通信网络大量测试结果及标准化研究的基础上，全球三大标准化组织之一ISO/IEC正在基于京沪干线的实践编制国际标准《QKD安全要求、测试与评估方法》，另一国际组织ITU也正基于京沪干线的建设模式起草可信中继安全要求、QKD网络功能架构等国际标准。

《上海交通大学学报》是由国家教育部主管、上海交通大学主办的自然科学综合性学术刊物。 中国科技论文统计源核心期刊中国科学引文数据库来源期刊中文综合性科学技术类核心期刊中国学术期刊综合评价数据库来源期刊本刊被列为以下国际重要检索刊源数据库：美国《工程索引》（Ei Compendex）美国《化学文摘》（CA）英国《科学文摘》（SA）俄罗斯《文摘杂志》（PЖ）日本《科学技术文献速报》（CBST）美国《数学评论》（MR）美国《现代数学出版物》（CMP）美国《应用力学评论》（AMR）德国《数学文摘》（Zbl Math） 1996年国家科委、中宣部、新闻出版署颁发的全国优秀期刊奖2002年第二届国家期刊奖“百种重点期刊奖”2003、2006年科技部中信所“百种中国杰出学术期刊”2004年教育部全国高校优秀科技期刊一等奖2005年第三届国家期刊奖“百种重点期刊奖”2006年教育部中国高校精品科技期刊奖

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人物经纬——世界顶级科学家的人生传奇和科学思想； 科技前沿——最新科技理论与成果的实践和应用； 电脑世界——计算机、信息和网络对社会的影响； 军事天地——最新军事理论和未来武器发展展望； 科幻时空——匪夷所思、曲折惊险的科幻小说连载。 《大众医学》半月刊 创刊于1948年，是我国办刊历史最悠久的医学科普杂志。《大众医学》累计印数超过亿册，海外发行约40万册，阅读人次达数十亿，对我国几代人的健康素质和文化素质的提高有着不可低估的影响，同时对我国医学科普工作的开创和发展也有十分积极的作用。1993年以后，《大众医学》先后出版台湾版、新加坡版等。1996年起，又与中国盲目文书社合作，出版《大众医学》盲文版式。 《大众医学》始终不渝坚持科学性第一。由学有专长的专家、教授撰稿，既介绍医学最新成果，又普及医学保健基本知识。在科学性和权威性的前提下，十分注重内容的知识和实用性，因而能科学、具体地指导读者在日常生活中的各种健康行为。以科学性、知识性和实用的内容，直接推动广大读者对健康观念的思考和生方式的转变。 主办：上海科学技术出版社 《自然杂志》双月刊 由上海大学主办，1978年5月创刊，是一本内容涉及自然科学各个领域的学术性和知识性、动态性相结合的综合性刊物，介绍自然科学领域各学科和工程技术方面的最新成就和发展，传播自然科学新知识，支持有创见的新思想、新学说，开展学术交流和争鸣，以帮助读者拓宽知识面，不断提高科学素养。主要栏目有： 专题综述——介绍科学新领域或新理论的综合论述，对某一重大学科领域的全面综述和展望； 新技术新方法及探索.假说——对某些专门问题进行介绍，具有较强的知识性。 科学人物——介绍近期科学技术发展中杰出人物的事迹。 《天文爱好者》双月刊 全国唯一公开发行的天文科普期刊，2004年起改为月刊，由中国天文学会与北京天文馆联合主办，主要栏目有：天文学前沿、备战国际天文奥赛、宇宙画廊、星空漫步、宇宙信息、星空有约、天文大事、天文人物、网络天文等。 《森林与人类》月刊 是由全国绿化委员会、国家林业局主管，中国绿色时报社、中国林学会主办的中国唯一一家大众绿色科普期刊。创刊于1981年。 《森林与人类》充分发挥全国绿化委、国家林业局主管科普期刊的优势，本着立足绿色行业、保护生态环境的原则，面向大众，尤其是城市居民、大中小学生宣传绿色事业，宣扬生态伦理，倡导绿色理念，引导人们追求绿色、健康、环保的生活方式和文化时尚。 《科技新时代》月刊 是美国《Popular Science》杂志的简体中文版，创刊于1996年1月。 杂志力图与时代同步的生活科技信息，信息所涉及的主要科技原理，信息对生活可能产生的影响。 主要栏目： 点击：评说现代生活科技热点； 新产品：介绍即将上市的科技产品； 前沿消息：报道前沿科技进展； 第一次接触：试用最新产品； 焦点：深度报道科技热点事件； 知多少：普及科技常识和新知识； 往事：回顾科技大事件。 主管单位：中国科学技术协会 主办单位：大众科技报社／北京新时代润诚科技咨询有限公司 《知识就是力量》月刊 是由中国科协、全国总工会、团中央三家共同主办，中国科协主管，1956年创刊的大型综合性科普期刊，敬爱的周恩来总理亲笔为杂志题写了刊名。主要栏目有：揭开宇宙奥妙、探索生命足迹、报道最新科技动态的“大视野”；启迪人生、催人奋进的“攀登者足迹”；游历知识殿堂、选择明日辉煌的“名校风采”；透视战争风云及国际最新武器的“军事天地”；领略异域风情的“环球采风”；漫游动物世界、观赏奇异植物的“生物漫谈”；轻松愉快又有益智力发展的“学与玩”；涉猎广泛、名家执笔的特色“专栏”；把握科技时事、异彩纷呈的“特辑”，令你眼界大开。此外还有“电脑通”、“科幻之窗”、“健康人生”、“为什么”等有趣好看的栏目。 《智力》半月刊 由天津市科学技术协会主办，创刊于1983年7月，是国内唯一以智力训练为主，启迪青少年智慧，集知识性、科学性、趣味性为一体的综合性科普月刊。杂志曾在国内评比中多次获奖，是天津市一级期刊。 主要栏目有：慧眼识金、异想天开、冥思苦想、巧思妙解、游戏玩具、益智乐园、智力世界、思路点拨、解谜指南、借题发挥、出奇制胜、科学探秘、灵机一动等。 《海洋世界》月刊 由中国科学技术协会主管、中国海洋学会主办的综合性海洋科普、时事月刊。 本刊主要栏目有：“蓝色观察”“海事要闻”“本期视点”“本刊特稿”“文化长廊”“狂暴海洋”“环球生态”“海上武备”“蓝色校园”“滨海旅游”“海洋科技”“海洋与人”“多样生物”“极地传真”“健康美容”等。 《科学大观园》月刊 是普及科学与生活知识的综合性月刊，本刊以科学知识、科学生活为切入点，共分科技纵横谈、博学知识窗、了望大世界、信息海观潮、生活伊甸园五大板块，涉及最新科技发展、天文地理、军事领域、电脑电器、健康医药、家庭生活等方面。知识面宽、信息量大、图文并茂，力争科学性、知识性、实用性、趣味性、可读性的完美结合。 《健康博览》月刊 由浙江省健康教育所主办。主要栏目： “健康视点”板块贴近生活、追求热点，其中“特别关注”栏目重点报道与健康相关的社会新闻以及人们感兴趣的热点话题，并将就该内容约请多位专家从不同的层面进行分析。“新闻点击”就其他各媒体（如电视、网络、报刊等）报道的与健康相关的新闻事件，邀请有关专家进行剖析，读者将从中学到很多有用的医学知识。“健康时讯”带给您许多新的医疗时讯。 “健康顾问”板块中“专家谈百病”栏目请专家谈疾病的发生、发展、转归、预防和治疗。“用药指南”介绍药理知识，提醒您在家庭中用药的注意事项、避免用药误区。“医法经纬”阐述与法律有关的医学问题，如医疗纠纷、司法鉴定、医学伦理等。 “健康家庭”是一个保健类板块，是您生活中不可缺少的保健医生。“长寿有道”是老年朋友们养生保健的顾问。“家庭医生”介绍一些常见病的自我防治和家庭护理，以及家庭急救常识。“健康宝宝”将介绍婴幼儿的疾病防治，提醒悠全方位关注孩子的成长，妈妈们不可不看哦！“吃得健康”教您合理搭配营养，养成健康的饮食习惯。“绿色家园”倡导环境保护，健康的家居生活、安全的办公环境是我们在这个地球上赖以生存的失决条件。“人在旅途”将向您介绍旅游保健知识。“性爱时空”栏目解读两性奥秘，两性生沿情趣在其中。“人生百味”讲述医患之间的故事，与您共同品味行医或就医过程中的酸甜苦辣。“健康女性”板块将关注女性朋友们的生活。“知心女友”是女性朋友的密友，您难以启齿的秘密，如性爱、避孕等，请悄悄说给我们听，我们共同探讨健康美好的生活方式。“女性保健”介绍女性生理卫生、疾病与保健。“健康时尚”栏目将介绍与生活息息相关的医学与生活美容、时尚咨讯，点评美容误区，同时还将介绍娱乐保健知识。“我形我塑”介绍时尚健身方法，与大家共同体会健身心得。“健康心理”板块中的“青少年热线”是青少年的知心朋友。“心理ABC”带您走进心理的神秘世界，讲述心理卫生的有关知识。“倾听”栏目请老百姓倾诉自己的烦恼故事，将邀请心理专家做心理疏导。“心理诊室”告诉我们心理及精神疾病的治疗以及行为矫正。“情感驿站”与您一同品味爱情与人生，关注时尚的情感热点。另外，深受读者朋友们喜欢的“健康咨询”“健康画页”等栏目内容惊喜地等着您去座座！ 《人与生物圈》双月刊 是联合国教科文组织人与生物圈计划中国国家委员会主办的高级科普杂志。她将国内外最美的自然保护区和国家公园的丰富内涵以通俗有趣的文字及图片语言介绍给热爱自然的人们，使读者能对我国壮丽的河山、世界著名风景名胜等有更深入的了解，从而激发人们热爱大自然的美好情感。另一方面，它的内容均由我国长期从事自然保护工作的知名专家教授撰写，由摄影家提供图片，均为宝贵的第一手资料，从而保证内容的权威性；集知识性、科学性、通俗性和趣味性于一身，是自然爱好者，旅游出行者、学校师生的朋友...... 《世界航空航天博览》月刊 由中国航天信息中心主办，1998年创刊，2001年全面改版，本刊改版后全方位、多视角报道全球航空航天工业领域重大新闻、事件及背景材料；讲解航空航天知识；展示现代军事技术和未来战争可能的演变形式与基本特征；关注现代军事科技的最新发展；介绍尖端武器的性能与使用，分析由此带来的各国军力的变化；还为您讲述世界航空航天发展历程中的珍闻轶事、名人传记，并对未来发展进行预测和展望。 《世界航空航天博览》单月刊，图文并茂，制作精美，是一本科普性的专业刊物，并有较高的观赏价值。 《国外科技动态》月刊 由中国科技信息研究所主办，是一份宏观报道国外科技发展动态的综合性科技期刊。它以中国科技信息研究所丰富的馆藏资料为基础，从大量的国外知名期刊和研究报告中选材，进行翻译和编撰，同时兼有行业专家的特约文章。它集自然科学的各分支学科于一体，涉及现代科学技术的各个领域。 《国外科技动态》关注科技发展热点，报道高新技术前沿；追踪科技研发动态，介绍科学探索历程；展示最新科技产品，荟萃时尚科技讯息。在目前激烈的市场竞争中，本刊仍保持其笃实的作风，以全面综合报道外科技领域的发展为己任，加强普及和推广科学知识。 《户外探险》月刊 是一本美观精致的户外生活类杂志，更是一本值得读者收藏的极具实用价值的杂志！《户外探险》以自己的视角，从不同的角度为读者展示生活的闲适与激越，二者相辅相成，共筑精彩的生活空间。通过对户外活动及背包自助旅行的描述，倡导贴近自然、乐观、健康、和谐的生活方式。《户外探险》内容以户外活动、自助旅行和野外探险三部分为主，它倡导贴近自然、乐观健康的生活方式，也是国内第一本以介绍户外休闲生活为主的实用指南杂志。 主要由以下三部分构成： 1、户外活动：选择在国内比较普及、流行，并且有一定认知度的各类户外活动，如野外露营、登山、滑雪、自驾车、骑马等等。同时也为读者推荐和推广一些更加新颖刺激的户外运动，如滑翔伞、潜水等等。 2、自助旅行：侧重于比较新奇或时下比较热门的自助旅游线路，避免单调、常规的旅行线路。文章风格简洁、诙谐，在强调可读性的同时突出旅行实用信息。 3、野外探险：介绍近、现代国内外著名探险活动，更强调观赏性和科学性，将全球探险胜地的自然原始风貌和探险家惊险果敢的探险经历立体地展现在读者面前。 重点栏目介绍： 特别策划——追踪读者关心的户外焦点，不仅有适用于自助旅行的实用手册，还有关于户外运动的详细指南，诠释全新的户外理念； 玩转户外——隆重推荐精彩的户外运动，从野营、登山、攀岩、山地自行车到漂流、滑翔以及滑雪、滑水等，让您感受风靡全球的户外活动的无限魅力！充分享受户外的快乐和收获； 探险之旅——或惊险或刺激或艰难的科学探险经历，多以国内外重大科学探险事件为主题，满足读者探险猎奇的“心游”需求； 装备——实用的装备购买使用指导栏目，不仅包括详实可靠的实用信息，还有关于装备的使用技巧和经验之谈，是户外爱好者的必备手册； 自游自在——亲身经历的见闻感受和全方位周到细致的资讯服务，给您如临其境的真实感，并配有出乘路线、消费价格、经验提示等方面的大量资讯，为您量体裁衣、度身定制完全个性出行方案； 人车生活——为有车一族精心设计的驾车游路线，让你充分享受车带给你的便捷，大自然给你的愉悦； 户外锦囊——众多户外专家为你提供的涉及徒步、露营、驾车等众多方面的经验与心得； 户外健康——为你的户外活动提供全面的健康指导。 《中国科技纵横》月刊 是一本知识普及月刊，强调知识进行时，以独特的视角，扣紧读者兴趣点，挖掘时事热点背后的自然和人文新知。自2002年8月创刊以来，已因敏锐选题、丰富内容和生动风格而获得广泛好评。 栏目介绍： 专题：既可能是自然科学，也可能是社会人文，不论是奥运场馆工程，还是亚马逊的中国科考队，或者台湾岛的山川民俗、海上漂城的梦想，以至催眠术的机理，都可能入选。我们的专题追求生气勃勃的行进感，永远带着“知识在发展在流动”这个信念。知识就如生命是进行当中的，所以它才新鲜。 知识前线：新近事件的知识背景，或者科学领域的新进展，不限于自然学科范围，还有国际政治、文化和社会的内容。诸如人造绿茵场，冲绳岛的地位，谁来接替哈勃望远镜，什么叫反倾销，什么是洗钱，都在这里介绍。“知识前线”当场增加你对朋友的谈资。 文化人类：民族变迁、人文地理、文化形态和社会思潮，都是文化人类的脚步。我们的目光紧盯着这些变化，讲历史也是为了理解今天发生的事情。 知识雨林：以自然科学为主的各领域内容，注重知识与生活的关系，明朗地讲述城市化、环境保护、生物技术、天文地理……中的知识故事。 多彩视觉：卫星拍摄的冰川，炫丽的火山熔岩，海底的奇怪生物，艺术家想象中的深太空景色，这些强烈抓住你眼睛的图形，在这里与读者分享。 雨林回声：全国各地读者提的问题，我们请各领域的专家来回答，大到“如何给行星称体重”，小到“为什么蚊子总叮我”、“在什么液体里游泳最快”，机智而有益，在这里有问有答。 《生命世界》月刊 前身是1974年创刊的《植物杂志》。2004年年初，高等教育出版社出资，与杂志原主办单位中国科学院植物所、中国植物学会一道，对杂志进行了更名，并重新定位：做中国最有影响力、最有公信力、最有市场的科学人文杂志。