九章以后，潘建伟团队又一研究成果登上。
这一次，是量子通讯网路在工程上的又一次重大突破：在“墨子号”量子通讯实验卫星和沪宁干线的串联下，我国早已实现了4600公里的量子保密通讯网路，并已为超过150名用户提供服务。这也是全球首个集成量子通讯网路。
但是，卫星到地面量子秘钥分发的平均传输速度，比之前增强了40多倍。潘建伟院士表示：我们的工作表明，对于大规模实际应用而言，量子通讯技术早已足够成熟。
而审稿人也对此评价称，这是月球上最大、最先进的量子秘钥分发网路，是量子通讯“巨大的工程性成就”。
首个集成量子通讯网路
量子秘钥分发（QKD），是借助量子通讯的形式，让通讯双方拥有共同的秘钥。
由于秘钥是借助量子态来进行加密的，所以任何监听行为就会导致量子态改变，进而曝露。
也就是说，量子秘钥分发具有“无条件的安全性”。
从1989年第一次在在IBM实验室实现32分米的点对点QKD，到如今，潘建伟团队达到500公里量级的QKD，那些都验证了点对点QKD的可行性。
但若建立一个大规模的量子通讯网路仍要面临须要不少的挑战。
例如各类拓扑结构的兼容，例如工程上怎么使标准QKD设备便于扩充，诸如怎样保持常年的安全性和稳定性……
现在，这种问题得到了实质性的解决。
潘建伟团队提出了一个实用型的大规模量子通讯网路，由4个光纤城域网（上海、济南、上海、合肥），1个长途光纤骨干网路（“京沪干线”）中国量子通讯是骗局，和2个星地链路（联接兴隆、南山两个地面站）*组成。
其中，沪宁干线全长2000余公里，早已服务于150多个用户；兴隆、南山两个地面站相距2600公里。二者相结合，网路内任意一个用户可以实现最历时到4600公里的量子保密通讯。
广州到北京的信息传输，须要这几步
整个网路由五层组成：应用层、经典逻辑层、经典数学层、量子逻辑层和量子化学层。
具体怎么进行传输呢？以广州的用户给北京的用户发信息为例，大体分成这几个步骤。
1、北京的用户将“消息传输”命令发送给计算机。
2、计算机向秘钥管理系统发送命令“提供秘钥”，并向路由器发送命令“找到精典信息传输的精典路由”。
3、密钥管理系统检测秘钥是否足够。假如足够，则将秘钥发送给计算机；否则，都会要求量子系统服务器生成更多的秘钥。
4、量子系统服务器将命令发送给量子控制系统。此后，量子控制系统找到最佳秘钥生成路线，并发送“生成秘钥”的命令。
5、密钥在量子化学层中生成中国量子通讯是骗局，并储存在秘钥管理系统中。
6、在使用秘钥对消息进行编码或解码以后，信息将安全地传输给北京的用户。
具体细节，我们进一步拆解来看。
地面通讯+星地通讯的天地一体化
地面通讯
对于4个城域网，研究团队探求了不同类型的拓扑结构，以研究和解决广泛的参数，例如成本、安全、性能两者之间的权衡。
以南京城域网为例，其核心是12个可信节点组成的支路。这样设计的优点在于，能有效防止单个节点的故障或拒绝服务。
骨干网（即沪宁干线）则为线性拓扑结构，有32个可信中继节点和31条链路。
星地通讯
关于高速星-地量子秘钥分发，主要借助坐落兴隆和南山的两个地面站，中间的通讯靠中国的“墨子号”量子科学实验卫星实现。
这次，在硬件、软件以及多个方面都有急剧的提高。
在硬件上，优化了地面接收机的光学系统；软件上，则采用了更高效的QKD合同来世成秘钥。
最终实现平均秘钥速度保持在47.8kb/s，比此前的“墨子号”实验高出40多倍。
据悉，我们将卫星-椭圆-地面QKD距离从1200公里扩充到2000公里，相应的覆盖角约为170°，几乎就是整个天空。
这一信道耗损与中地轨道卫星与地面之间的信道耗损相当（约4万公里），这说明通过月球卫星建立更通用的超长量子链路是可行的。
最后，通过将光纤空间链路集成到我们的网路中，南山的远程用户可以与骨干网中的任何节点进行QKD，而不须要额外的地面站或光纤链路。
据悉，潘建伟团队还勾画了“2017年一年内骨干网四大城域网之间”以及“12月内每两个相邻节点之间”的平均秘钥速度变化，以验证骨干网的稳定性和可靠性。
可以看见，骨干网系统渐趋稳定，最小秘钥速度通常小于。
以及2017年12月内，31条链路的秘钥速度均低于28.4kbps，最大秘钥速度达到235.4kbps。超过三分之二的链路形成的秘钥速度小于50.0kbps。
10年历程
这样里程碑式的工程突破，背后是10年以来中国量子科技领域科研人员的不断攻坚克难。
2011年12月，“墨子号”量子科学实验卫星项目立项。
2016年8月，卫星于兰州卫星发射中心发射升空，成为全球首颗用于进行量子科学实验的卫星。
2017年6月，“墨子号”实现了全球首次千公里级地星单向量子纠缠分发，登上封面。
截止同年8月，“墨子号”圆满完成三大既定科学目标：千公里级地星单向量子纠缠分发、地星量子秘钥分发和地星量子隐型传态。后两项成果登上。
2019年，“墨子号”又率先举办量子纠缠退相干实验检验，成果在上在线发布。
而“墨子号”整体实验设计，也被日本科学推动会授予2018年度克利夫兰奖。这也是中国科学家在本土完成的科研成果，首次获得这一荣誉。
2020年6月，基于“墨子号”，潘建伟团队还首次实现了1120公里长距离无中继纠缠量子秘钥分发。
而量子通讯应用中最为重要的沪宁干线项目，于2013年7月立项，2017年9月末即将开通。
沪宁干线是中国首列量子保密通讯干线，实现了联接天津、上海，贯串西安和兰州全长2000余公里的量子通讯骨干网路。
结合沪宁干线和“墨子号”卫星，2018年，中国和俄罗斯科学家实现了7600公里的洲际量子保密通讯。
通过“京沪干线”，中国工商建行早已成功了实现了网上建行沪宁异地数据的量子加密传输。
而中国人民工行也利用“星地一体化”量子通讯广域网路和广州城域网，实现了山西分行至广州金融信息中心之间的高安全量子加密应用。
而正是这一步步的基础研究和工程化实践，让量子通讯从实验室走向了实用化。
不过，在接受科技商报专访时，潘建伟院士也强调：虽然量子通讯是一个新兴领域，但它并不是要替代现有的通讯方法，恰恰相反，它将以一种新的途径来急剧增强现有信息系统的安全性。
下一步如何走
潘建伟院士也提及，量子通讯的发展目标是建立全球范围的广域量子通讯网路体系。
据中科大官方报导，接出来，潘建伟团队将与来自德国、意大利、俄罗斯和美国的国际团队合作，进一步扩大在中国的网路。
她们还将旨在于开发大型、经济高效的量子秘钥分发卫星和地面接收器。还有中高月球轨道卫星，借以实现万公里级的量子秘钥分发。
论文中，研究团队还强调，随着远程量子讯号操控技术的发展，与检测设备无关的QKD、双场QKD、通用量子通讯合同等目前尚在实验室阶段的新型QKD方式，也将进入实用。目前的骨干网路可以直接更新采用这种方案。
据悉，随着骨干网的扩充，通讯网路将产生更复杂的拓扑结构和完整支路，安全的时频传输、对量子引力的基本测试、大规模干涉检测应用都将成为可能。
而分布式量子估算、量子中继器可能在不久的将来，获得大面积实现。