Den första kvantsäkra videokonferensen hölls mellan president Chunli Bai från den kinesiska vetenskapsakademin i Peking och president Anton Zeilinger från Österrikes vetenskapsakademi i Wien som den första verkliga demonstrationen av interkontinental kvantkommunikation den 29 september.

Privat och säker kommunikation är grundläggande mänskliga behov. Särskilt, med den exponentiella tillväxten av internetanvändning och e-handel, det är av största vikt att etablera ett säkert nätverk med globalt skydd av data. Traditionell kryptografi med offentlig nyckel förlitar sig vanligtvis på den upplevda beräkningsmöjligheten hos vissa matematiska funktioner. I kontrast, kvantnyckeldistribution (QKD) använder individuella ljuskvanter i kvantöverlagringstillstånd för att garantera ovillkorlig säkerhet mellan avlägsna parter. Tidigare, kvantkommunikationsavståndet hade begränsats till några hundra kilometer på grund av kanalförlusten av fibrer eller markbundet fritt utrymme. En lovande lösning på detta problem är att utnyttja satellit- och rymdbaserade länkar, som kan ansluta två avlägsna punkter på jorden med kraftigt minskad kanalförlust, eftersom de flesta av fotonernas utbredningsväg är i tom utrymme med försumbar förlust och dekoherens.

En tvärvetenskaplig, multiinstitutionellt team av forskare från den kinesiska vetenskapsakademin, ledd av professor Jian-Wei Pan, har spenderat mer än 10 år på att utveckla en sofistikerad satellit som heter Micius för kvantvetenskapliga experiment, som framgångsrikt lanserades den 16 augusti 2016 från Jiuquan, Kina, kretsar på en höjd av ~500 km.

Satelliten är utrustad med tre nyttolaster:en QKD-sändare i locktillstånd, en intrasslad fotonkälla, och en kvantteleporteringsmottagare och analysator. Fem markstationer byggdes i Kina för att samordna med Micius-satelliten, ligger i Xinglong (nära Peking, 40°23'45.12''N, 117°34'38.85''E, höjd 890 m), Nanshan (nära Urumqi, 43°28'31.66''N, 87°10'36.07''E, höjd 2028 m), Delingha (37°22'44.43''N, 97°43'37.01"E, höjd 3153 m), Lijiang (26°41'38.15''N, 100°1'45.55''E, höjd 3233 m), och Ngari i Tibet (32°19'30.07''N, 80°1'34.18''E, höjd 5047 m).

Inom ett år efter lanseringen, tre viktiga milstolpar mot ett globalt kvantinternet har uppnåtts:satellit-till-mark lockbete-tillstånd QKD med kHz-hastighet över en sträcka av ~1200 km (Liao et al. 2017, Nature 549, 43); satellitbaserad intrasslingsdistribution till två platser på jorden åtskilda av ~1200 km och Bell-test (Yin et al. 2017, Science 356, 1140), och mark-till-satellit kvantteleportation (Ren et al. 2017, Natur 549, 70). Den effektiva länkeffektiviteten i den satellitbaserade QKD uppmättes till att vara ~20 storleksordningar större än direkt överföring genom optiska fibrer vid samma längd vid 1200 km.

Den satellitbaserade QKD har nu kombinerats med storstads kvantnät där fibrer används för att ansluta många användare inne i en stad med en avståndsskala på ~100 km. Till exempel, Xinglong-stationen har nu kopplats till metropolitan multi-nod quantum network i Peking via optiska fibrer. Väldigt nyligen, den största fiberbaserade kvantkommunikationsstommen byggdes i Kina av professor Pans team, kopplar Peking till Shanghai (genom Jinan och Hefei, och 32 pålitliga reläer) med en fiberlängd på 2000 km. Stamnätet använder lockbete-tillståndsprotokoll QKD och uppnår en all-pass säker nyckelhastighet på 20 kbps. Det testas för verkliga tillämpningar av regeringen, banker, värdepappers- och försäkringsbolag.

Micius-satelliten kan ytterligare utnyttjas som ett pålitligt relä för att bekvämt ansluta två punkter på jorden för högsäkerhetsnyckelutbyte. Tidigt i år, det kinesiska teamet implementerade satellit-till-mark QKD i Xinglong. Efter det, de säkra nycklarna lagrades i satelliten i två timmar tills den nådde Nanshan-stationen nära Urumqi, på ett avstånd av ~2500 km från Peking. Genom att utföra ytterligare en QKD mellan satelliten och Nanshan-stationen, och med engångskodning, en säker nyckel mellan Xinglong och Nanshan etablerades sedan. För att testa robustheten och mångsidigheten hos Micius, QKD från satelliten till Graz markstation nära Wien genomfördes framgångsrikt i juni som ett samarbete mellan professor Pan och professor Anton Zeilingers grupp. Framtida experiment planeras också mellan Kina och Singapore, Italien, Tyskland, och Ryssland.