“夫事以密成，语以泄败。”从古时辰贤君名臣的权争旧事，到近现代年夜国之间的纵横捭阖，于信息通报历程中，泄密始终是人们广泛存眷的一个问题。

假如一种通讯体式格局可以或许实现倏地、不变、无损耗，那末庞培不会败走法萨卢斯，马谡也不会掉街亭，汗青上有数由信息通报掉误致使的事务都将患上以免。

昔人不幸今人幸。可能乐成解决问题的手腕，既非鸿雁传书，也非鱼传尺素，而是一个看似神秘的观点——量子通讯。

6月25日至27日，世界互联网年夜会数字文明尼山对于话于山东举办。结果展上，在2022年发射升空的“济南一号”量子微纳卫星吸引了浩繁眼光。跟着量子通讯于运用范畴越走越远，咱们不由最先构思：量子通讯将领导人类走向如何的将来？量子卫星于此中饰演着如何的脚色？

量子通讯窃听难

作为量子通讯的根蒂根基观点之一，量子于最近几年来的各类科幻作品中出镜率很高，但想要切确地界说它其实不轻易。

中国科学院量子信息与量子科技立异研究院传授级高级项目师廖胜凯先容，量子是现代物理的主要观点，即一个物理量假如存于最小的不成支解的基本单元，则这个物理量是量子化的，最小单元被称为量子。

“量子的观点由德国物理学家普朗克提出，最早被用在注释黑体辐射这类能量征象。”廖胜凯暗示，“后续的试验注解，诸如角动量、电荷、能量等其他的物理量也具备不持续变迁的量子化征象，凌驾牛顿经典力学理论框架的量子力学也就随之孕育发生。”

廖胜凯先容，比拟在牛顿经典力学，量子力学具备以下特性：不确定性、丈量坍缩性以及不成克隆性。这三年夜特性同样成����APP了量子通讯可以或许实现的理论根蒂根基。

量子通讯的研究内容之一就是量子密钥分发。“基在计较繁杂性的传统加密技能，于道理上存于着被破译的可能性，其破译的坚苦水平只取决在计较力的强盛与否。跟着数学以及计较威力的不停晋升，经典暗码被破译的可能性与日俱增。”廖胜凯说，“而与经典通讯差别，量子密钥分发的保险性基在物理学基来源根基理，与计较繁杂度无关。经由过程量子态的传输，于遥远两地的用户同享保险的密钥，哄骗该密钥对于信息举行一次一密的严酷加密，这是今朝人类独一已经知的不成窃听、不成破译的道理上无前提保险的通讯体式格局。”

量子通讯的另外一主要内容是量子隐形传态。量子隐形传态哄骗量子纠缠，可以将粒子的未知量子态切确传送到遥远所在，而不消传送粒子自己。量子隐形传态是构建漫衍式量子信息处置惩罚收集以及量子计较机的基本因素。

接纳卫星传信息

“工欲善其事，必先利其器。”无线电通讯等传统通讯体式格局要求基站等有关装备的撑持。量子通讯作为一种进步前辈的通讯手腕，天然也离不开诸多进步前辈的装备。既然量子通讯凡是接纳单光子作为信息通报的物理载体，人们不由想到，间接毗连一条光纤是否足以满意远间隔量子通讯的需要呢？

谜底显然是否认的。损耗问题成为了光纤法不成行的症结地点。“量子具备不成克隆道理，是以单光子量子信息不克不及像经典通讯那样被放年夜。一旦传输间隔较远，损耗问题就会变患上极为严峻。”廖胜凯指出，“按照数据测算，经由过程1200千米的光纤，纵然有每一秒百亿发射率的单光子源以及完善的探测器，也需要数百万年才气传输一个比特的密钥，这显然是彻底不实际的。”

1200千米的光纤也许尚可打造，但每一秒百亿发射率的单光子源和完善的探测器都不是今朝技能等实际前提所能企及的，更况且人们也不成能等候数百万年来传输信息。科学家们被迫寻觅其他解决问题的标的目的。

既然地面走欠亨，上天就成为了一个可能的选择。“哄骗外太空险些真空、光旌旗灯号损耗很是小的特色，经由过程卫星的辅助可以年夜年夜扩大量子通讯的间隔。”廖胜凯暗示，“此外，因为卫星具备利便笼罩整个地球的怪异上风，使用卫星举行量子通讯是全世界标准上实现超远间隔实用化量子通讯最有但愿的路子之一。”

廖胜凯先容，根据轨道的高度划分，量子卫星可以分为低轨卫星（2000千米如下）、中轨卫星（2000—20000千米）以及高轨卫星（20000千米以上）三种。“这些卫星上搭载了一些量子通讯的器件，可以完成量子通讯的某些使命，是以被称为量子卫星。”廖胜凯说。

量子卫星一样可以根据重量划分，分为小卫星（100—500kg）、微卫星（10—100kg）、纳卫星（1—10kg）、皮卫星（0.1—1kg）、飞卫星（10—100g）。“正常来讲，卫星越小，发射成本越低，性价比也就越高。”廖胜凯说。

廖胜凯指出，量子卫星的一个主要作用是作为中继扩大量子通讯的间隔，从而实现远间隔、高难度的通讯。“用在量子通讯的地面基站（便可信中继）正常需要数十千米就布设一个，成本高且维护不容易。假如接纳卫星通报信息，一切问题都将水到渠成。”廖胜凯说。

夸姣将来可期待

只管量子卫星功效十分强盛，但要想真正起到对于广域量子通讯的支撑性作用，仅仅依赖一颗量子卫星显然是不敷的。需要更多的量子卫星连合协作，造成卫星组网。

廖胜凯先容，凡是来讲，实现卫星组网有两类解决方案。一类是依赖年夜量的低轨卫星组成及时笼罩的收集。铱星规划、星链规划等均属在此类。“低轨卫星颠末地面站的通讯时间每每仅无数分钟，是以需要数百以致数万颗卫星。”廖胜凯说。

另外一类则重要靠中高轨卫星，如相对于地面静止的地球同步轨道卫星。“地球同步轨道约莫为36000公里高，也就是今朝播送电视卫星、通例通讯卫星所处的轨道。”廖胜凯暗示，“正常来讲，三颗地球同步轨道卫星便可完玉成球规模笼罩。”

廖胜凯先容，凡是来讲，低轨卫星轨道低、旌旗灯号强、传输速度高，可是过境时间短，传输的信息量少；高轨卫星轨道高、旌旗灯号弱、传输速度低，可是传输时间长，险些可以全天时事情，传输的信息量年夜；中轨道卫星则处于高轨卫星以及低轨卫星之间，兼有二者的特色。

“详细接纳哪一种情势的卫星，应按照需要选择。于一个接纳卫星成立的量子收集中，每每需要综合哄骗三品种型的卫星。”廖胜凯暗示。于量子卫星的加持下，量子通讯已经经取患了极年夜的前进。但于廖胜凯看来，想要真正实现年夜范围的运用，需要于政策与技能两方面继承起劲。

从技能上看，量子通讯还应该朝着提高码率、晋升间隔、降低成本等方面成长。“今朝量子通讯的成熟产物成码率还较低，凡是仅能到达数千比特每一秒（kbps）的程度，需要以及对于称暗码算法联合使用，实现年夜数据率加密掩护；另外一方面，成熟产物的成本较高，倒霉在年夜范围推广运用。”廖胜凯先容。

从政策上看，作为暗码技能中密钥分发或者者密钥协商的一种体式格局，量子通讯需要满意暗码运用的合规性，造成行业尺度，以后才气广泛运用推广。“虽然经由过程近十年的起劲，海内外开端造成以及发布了一些尺度，但还需加年夜撑持力度，造成完整的系统并完美测评认证威力，才气撑持范围化运用。”廖胜凯说。

只管面对一些应战，但量子通讯所能带来的将来无疑是极为使人神驰的。“假想一下，于将来每一个人的隐衷都能获得有用掩护，万万里无损传信也会手到擒来。”廖胜凯暗示，“我一直信赖，量子通讯将领导人类走向一个越发夸姣的将来！”

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