网络安全是国家安全的重要组成部分。在保障网络安全的各种技术中，密码是目前世界上公认最有效、最可靠、最经济的关键核心技术。但是，传统密码技术主要计算复杂性问题，在原理上存在被强大计算机破解的可能性。随着量子计算机的发展，经典密码被破译的可能性逐步增加。
 
因此，“量子密码”应运而生。中国科学院量子信息与量子科技创新研究院廖胜凯教授介绍，量子密码学的核心原理在于量子密钥分发，分发采用量子态作为信息载体，经由量子通道在用户之间传送密钥，结合一次一密的加密方式，再先进的窃听措施和测量手段也很难破解；而且它能检测试图窃听的行为，让“隔墙之耳”暴露无遗。
 
据介绍，国际上从1989年开始研究量子密钥分发实验，目前已在光纤信道实现了1002km的通信距离。看似距离不长，实则难度极大，因为量子信号在光纤信道的传输率会随着距离的增加呈指数级下降，所以选择一个损耗小、覆盖距离广的信道非常重要。“真空环境下光的传播几乎没有损耗，如果我们向太空发射一颗量子卫星，发出的信号就可以穿过大气、覆盖全球。”
 
2003年起，我国开始了卫星量子密钥分发地面实验。2008年，还是博士研究生的廖胜凯跟随导师踏上了量子科学实验卫星10年研发之路。他们攻克了长距离卫星跟踪瞄准的相关技术，难度相当于从万米高空扔下一亿个硬币，必须全部准确地投入到地面的一个旋转的储钱罐里。之后他们还在青海湖外场使用车载、热气球模拟不同空间状态的旋转姿态，以验证星地对接实验的可行性。太空环境对设备要求很高，卫星一旦上天就无人维护，为此他们还做了很多卫星仪器研制工作。
 
2016年，世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”成功发射。尽管产出了很多国际一流的研究成果，但是“墨子号”重量大、成本高，要想满足更多用户需求，必须降低成本，提高发射数量。2022年，廖胜凯和团队成功研制并发射了首颗微纳量子卫星“济南一号”，它的重量、研发和发射成本都远低于“墨子号”，送密钥的时效性却提升了2-3个数量级。“除了低轨卫星，我们还在研制中高轨卫星，预计将在2026年前后发射，有望实现万公里、全天时量子通信的实验验证，为广域的量子通信做更大的贡献。”廖胜凯说。