孙晓洁，王学锋，刘院省，王 巍，董 鹏，阚宝玺

(1. 北京航天控制仪器研究所，北京 100039；2.中国航天科技集团有限公司量子工程研究中心，北京 100094；3.中国航天科技集团有限公司，北京 100037)

0 引 言

1991年Bennett等在IBM实验室完成了世界上第一个量子密钥分发演示实验[1]。此后，国际上很多小组开展了量子密钥分发理论研究和实验验证工作，在保证通信绝对安全性的前提下，旨在实现更远的通信距离和更高的通信速率。基于诱骗态的量子密钥分发方案将量子通信的安全距离扩展到100 km以上[2-3]。通过改进协议，提高相位匹配等措施，光纤量子密钥分发实现的最远距离达到509 km[4]。

自由空间量子密钥分发是进一步提高安全通信距离的重要技术途径，尤其是通过卫星可以将距离很远的两个地方联系起来。由于大气层的有效厚度约10 km且不存在双折射效应，自由空间量子通信为实现远距离量子通信提供了有效技术途径。中国科技大学潘建伟团队的“墨子号”量子科学实验卫星已经实现了低轨卫星(约600 km)和地面站间的量子密钥分发[5]；意大利Daniele团队实验验证了中轨卫星(约7000 km)和地面站间的单光子传输的可行性[6]。

目前国内外多数工作集中在低轨卫星场景下的星地量子密钥分发光学链路相关参数评估，分别采用理论仿真和低轨卫星试验的方式获取卫星-地面间的平均密钥长度与链路持续时间的关系[7-10]。低轨卫星与地面站的单次光学对接时间短，限制了实际应用。而高轨卫星(约36000 km)处于地球同步轨道，能够长时间与地面站对接，实现全球通信。……