La communication sécurisée quantique basée sur la distribution de clés quantiques est jusqu'à présent la seule méthode de communication capable d'atteindre une sécurité « prouvable par la théorie de l'information ». À l’heure actuelle, la communication quantique interurbaine métropolitaine basée sur des liaisons par fibre optique a mûri et a été initialement appliquée. Afin de parvenir à une communication sécurisée quantique sur de longues distances, voire à l’échelle mondiale, il est nécessaire de surmonter la perte inhérente à la fibre optique et la difficulté de la couverture mondiale.
Des chercheurs de l'Université des sciences et technologies de Chine, dont Pan Jianwei, Peng Chengzhi et Liao Shengkai, ont collaboré avec un certain nombre d'institutions de recherche scientifique pour résoudre des problèmes clés et ont mené une série de recherches révolutionnaires sur les communications quantiques satellite-sol. Par exemple, en termes d'« étoiles », elle a réalisé des percées dans une série de technologies clés et développé le premier micro-nano satellite quantique au monde « Jinan-1 » ; en termes de « sol », elle a développé un système de stations au sol miniaturisé, réduisant considérablement son poids pour faciliter un déploiement rapide.
Dans ce travail de recherche, des micro-nano satellites quantiques ont établi des liaisons optiques avec des stations optiques au sol telles que Jinan, Hefei, Pékin et Stellenbosch, en Afrique du Sud, pour réaliser des expériences de distribution de clés quantiques satellite-sol en temps réel. La source lumineuse d'état leurre quantique spatioportée envoie en moyenne 250 millions de photons de signal par seconde, combinés à des communications optiques de liaison montante et descendante pour réaliser une extraction de clés en temps réel ; et en utilisant des satellites comme relais de confiance, l'équipe de recherche a en outre réalisé le partage de clés et le relais de données entre la station de Pékin au sol et la station de Stellenbosch en Afrique du Sud.
Ces travaux de recherche jettent des bases solides pour le futur lancement de plusieurs micro-nano satellites afin de construire une « constellation quantique ». Il fournit non seulement un soutien technique clé pour la construction de réseaux de communication quantiques pratiques à grande échelle, mais ouvre également une nouvelle voie de développement pour le déploiement mondial de l'Internet quantique.
Le critique du magazine "Nature" estime que cette réalisation "démontre la maturité de la technologie de distribution de clés quantiques par satellite et représente une étape importante dans la réalisation de constellations de satellites de communication quantiques et classiques".