但由于光子易被信道吸收，光纤量子通信很难突破百公里量级传输距离的限制，因此要实现广域的量子保密通信，还需要借助卫星。这主要是因为大气对某些特定波长的光子吸收非常小，而且大气层以外几乎是真空，因此量子信息的携带者光子在外层空间传播时几乎没有损耗，如果能够在技术上实现纠缠光子在穿透整个大气层后仍然存活并保持其纠缠特性，就有望克服光纤传输的弱点，甚至可以覆盖全球。
目前，潘建伟团队作为在国内惟一开展星—地自由空间量子通信实验研究的团队，牵头组织了中科院战略先导专项“量子科学实验卫星”，计划在2016年左右发射量子科学实验卫星，在此基础上将实现高速的星地量子通信并连接地面的城域量子通信网络。
2005年，他们在世界上第一次实现了13公里自由空间量子通信实验，突破了等效大气层厚度，证实了星—地量子通信的可行性；2009年，他们又在八达岭长城附近成功实现了16公里的自由空间量子隐形传态；2012年，他们在青海湖完成了百公里自由空间量子态隐形传输与纠缠分发实验；2013年，他们在国际上首次成功实现了星地量子密钥分发的全方位的地面验证，验证了星地之间安全量子信道的可行性，为实现基于星地量子通信的全球化量子网络奠定了坚实的技术基础。
随着量子通信技术的产业化和广域量子通信网络的实现，在不久的将来，作为保障未来信息社会通信安全的关键技术，量子保密通信将有望走向大规模应用，极有可能会进入千家万户，服务于大众，成为电子政务、商务、医疗，生物特征传输和智能传输系统等各种电子服务的驱动器，为高度信息化的社会提供基础的安全服务和最可靠的安全保障
