在潘建伟的构想中，利用卫星作为量子纠缠源，通过自由空间信道在遥远两地直接分发纠缠，为现有技术条件下实现基于纠缠的量子保密通信提供了可行的道路。
2017年，“墨子号”首次实现千公里量级的自由空间量子纠缠分发后，实现基于纠缠的远距离量子密钥分发，就成了国际学术界热切期盼的目标。
从理论上说，基于纠缠的量子密钥分发的原理是无论处于纠缠状态的粒子之间相隔多远，只要测量了其中一个粒子的状态，另一个粒子的状态也会相应确定，这样，在遥远两地的用户之间，就会产生密钥。
由于对粒子的测量局域地发生在用户端，纠缠源并不掌握密钥的任何信息，即使纠缠源由不可信的他方提供，只要用户间能够检测到量子纠缠，就仍然可以产生安全的密钥。
不过，想让天上的卫星干更多活，科学家需要在地面上做许多准备。基于前期的实验工作和技术积累，研究团队通过对地面望远镜主光学和后光路进行升级，实现了单边双倍、双边四倍接收效率的提升。
“墨子号”卫星过境时，同时与相隔1120公里的新疆乌鲁木齐南山站和青海德令哈站两个地面站建立光链路，以每秒2对光子的速度在两个站之间建立起了量子纠缠，进而在有限码长下以每秒0.12比特的最终码速率产生密钥。
“在实验中，我们通过对地面接收光路和单光子探测器等方面进行精心设计和防护，保证了公平采样和对所有已知侧信道的免疫，所生成的密钥不依赖可信中继、并确保了现实安全性。”王建宇说。
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