“夫事以密成，語以洩敗。”從古代賢君重臣的權争舊事，到近代強國間的雄韬偉略，在傳遞資訊環節中，洩露一直是大家高度關注的一個問題。
假如一種通訊方式可以實作高效、平穩、無消耗，那樣龐培不容易兵敗法薩盧斯，馬谡都不會失街亭，在曆史上成千上萬由資訊的傳遞出錯造成事件也将得到防止。
古代人悲劇現代人幸。很有可能取得成功解決問題方式，既不是鴻雁傳書，也不是魚傳尺素，而是一個看起來神密這個概念——量子通信。
6月25日至27日，世界網際網路大會數字文明尼山會話在山東舉行。成就展上，于2022年發送起飛的“濟南市一号”量子微結構衛星吸引了許多眼光。伴随着量子通信在主要用途越來越遠，咱們禁不住逐漸設想：量子通信将帶領人們邁向怎樣的未來？量子衛星在這其中飾演如何的人物角色？
量子通信監聽難
做為量子通信的基礎概念之一，量子在近年的各種各樣科幻作品中人氣非常高，但是要想準确地界定它并非易事。
中科院量子資訊與量子高新科技創新研究院教授級進階工程師廖勝凱詳細介紹，量子是現代實體的主要定義，即一個參量如果出現最小不可缺少的基本要素，則這一參量是量子變的，最小的機關被稱作量子。
“量子這個概念由德國實體學家海洋之災明确提出，最開始被用來表述黑體輻射這類動能狀況。”廖勝凱表明，“後續實驗證明，例如角動量、正電荷、動能等其它的參量也具備不連貫變動的量子化狀況，超過哥白尼經典力學理論模型的量子結構力學也随之造成。”
廖勝凱詳細介紹，相較于哥白尼經典力學，量子結構力學具備如下所示特點：可變性、精确測量塌縮性且不可克隆性。這三大特點也成為了量子通信可以實作的理論依據。
量子通信的研究方向之一就是量子密鑰分發。“根據計算複雜性傳統加密算法，在原理上存在被破解的機率，其破解的難題水準隻在于計算能力的強大是否。伴随着數學和計算水準的不斷提高，精選登陸密碼被破解的機率日益增加。”廖勝凱說，“而和傳統通訊不一樣，量子密鑰分發安全性根據實體基本概念，與計算複雜性不相幹。根據量子态的傳送，在漫長兩地客戶分享安全密匙，運用該密鑰對資料進行一次一密密的嚴苛資料加密，是目前人類唯一已知不能監聽、不可以破解的原理上沒有理由安全通訊方式。”
量子通信的另一關鍵内容包括量子隐型傳态。量子隐型傳态運用量子糾纏不清，能将粒子的不明量子态精準輸送到漫長位址，而不必傳輸顆粒自身。量子隐型傳态是打造分布式系統量子資訊資源管理網絡與量子計算機基本前提。
選用衛星傳資訊内容
“磨刀不誤砍柴工，工欲善其事。”通信網絡等傳統通信方法規定通信基站等相關機器的适用。量子通信作為一種前沿的通信手段，當然更離不開衆多專業裝置。即然量子通信一般采用二次電子做為資訊的傳遞實體媒介，大家不禁想到，互相連接配接一條光纖線是不是完全可以滿足長距離量子通信的需求呢？
回答顯而易見是不可以的。消耗難題變成光纖線法行不通的問題所在。“量子具備不能複制基本原理，因而二次電子量子資訊内容不能像傳統通訊那般被放大。一旦傳輸距離很遠，消耗難題也會變得極為比較嚴重。”廖勝凱強調，“依據資料計算，根據1200公裡光纖線，即便有每秒鐘百億元發射率的單光子源和完美探測儀，也要數百萬年才可以傳送一個比特的密匙，這明顯是絕對不太現實的。”
1200公裡光纖線也許還行生産制造，但每秒鐘百億元發射率的單光子源及其完美探測儀不是現階段系統等實際标準能夠企及的，何況大家也不太可能等候數百萬年來傳送資訊内容。專家迫不得已探尋别的解決問題方位。
即然路面行不通，老天爺就成了一個很有可能的挑選。“使用外星球基本上真空泵、資料信号消耗比較小的特性，根據衛星輔助可以有效地拓展量子通信之間的距離。”廖勝凱表明，“除此之外，因為衛星具備便捷覆寫所有地球上的特色優勢，應用衛星開展量子通信是全世界尺寸上進行超長距離産品化量子通信最有機會的途徑之一。”
廖勝凱詳細介紹，依照軌道相對高度區劃，量子衛星可分為低軌衛星（2000千米下列）、上軌衛星（2000—20000千米）和高軌衛星（20000公裡以上）三種。“這種衛星上内置了一些量子通信的元器件，能完成量子通信的某個每日任務，被人們稱為量子衛星。”廖勝凱說。
量子衛星一樣可以按淨重區劃，分成小衛星（100—500kg）、微衛星（10—100kg）、納衛星（1—10kg）、皮衛星（0.1—1kg）、飛衛星（10—100g）。“一般來說，衛星越低，發送成本費越小，成本效益高也越高。”廖勝凱說。
廖勝凱強調，量子衛星的一個重要的作用是做為無線中繼拓展量子通信之間的距離，以此來實作長距離、高難度通訊。“用以量子通信地面通信基站（就可以信無線中繼）一般需要數十公裡就布置一個，成本相對高且維護保養不容易。如果使用衛星資訊傳遞方式，一切問題也将得到解決。”廖勝凱說。
美好明天可期待
雖然量子衛星作用十分強大，但若想要具有對多源量子通信的支撐力功效，僅靠一顆量子衛星顯而易見還遠遠不夠。需要更多量子衛星團結互助，産生衛星組網方案。
廖勝凱詳細介紹，一般而言，完成衛星組網方案有兩種解決方法。一類是借助大量低軌衛星組成即時覆寫網際網路。銥星計劃、星鍊計劃等都屬于該類。“低軌衛星通過飛控的通訊時長通常隻有幾分鐘，是以需要百餘甚至數十萬顆衛星。”廖勝凱說。
另一類則主要依靠中高軌衛星，如相對性路面靜态的地球同步軌道衛星。“地球同步軌道約為36000公裡高，其實就是現階段廣播電視台衛星、基本通訊衛星所處路軌。”廖勝凱表明，“一般來說，三顆地球同步軌道衛星就可以完成全世界範圍内遮蓋。”
廖勝凱詳細介紹，一般而言，低軌衛星路軌低、信号強、傳輸速度高，可是入境時間較短，傳送的資訊内容少；高軌衛星路軌高、信号差、傳輸速度低，可是傳送時間久，基本上可以全天時工作中，傳輸内容豐富；中路軌衛星則處于高軌衛星和低軌衛星中間，兼具二者的特性。
“具體的選用哪一種方式的衛星，應依據應該選擇。在一個選用衛星建立的量子網絡裡，通常需要開發利用三種類型的衛星。”廖勝凱表明。在量子衛星的支撐下，量子通信已取得很大的發展。但廖勝凱看起來，要真正完成大規模運用，必須在政策和技術性兩個方面再接再厲。
在技術上看，量子通信還應當向着提升視訊碼率、提高間距、控制成本等的方向發展。“現階段量子通信的發展商品成視訊碼率還比較低，一般隻能做到千餘比特犬每秒鐘（kbps）的水準，需要與對稱性加密算法配合使用，完成大資料率資料加密維護；另一方面，完善新産品的費用較高，不益于規模性全面推廣。”廖勝凱詳細介紹。
從政策來看，做為密碼技術中密鑰分發或是密鑰協商的一種方式，量子通信必須滿足登陸密碼運用的合規，産生國家标準，後才能廣泛運用營銷推廣。“盡管根據近十年的勤奮，世界各國逐漸形成和釋出一些規範，但還需要增加扶持力度，産生完善的管理體系建立健全專業測評驗證水準，才可以适用産業化運用。”廖勝凱說。
雖然遭遇一些考驗，但量子通信能夠所帶來的将來可謂是極為令人神往的。“設想一下，不久的将來每一個人的隐私都可以得到有效控制，幾萬裡高品質傳遞資訊還會輕而易舉。”廖勝凱表明，“我始終相信，量子通信将帶領人們邁向一個更美好的明天！”
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