为什么量子互联网被建在太空中，谁已经在实施此类项目

人们认为，卫星量子网络是部署全球密码密钥分配系统的最有效方法。我们告诉谁已经在朝这个方向努力，并讨论这种方法的潜在问题。


/不溅水/ NASA

什么是量子网络？

量子网络是一种数据传输系统，其操作遵循量子力学定律。信息交换使用量子位-通过光通信信道传输的偏振光子进行。技术是加密密钥分发系统的重要组成部分。在这样的系统中，发送者和接收者具有开放的光通信信道，并且彼此传递用于加密分组的密钥。

连接安全性是由物理基本定律提供的。光子非常“脆弱”，读取时会被破坏。因此，几乎不可能“窃听”量子网络-对MITM攻击的尝试对于接收方而言是显而易见的。

这是空间

许多工程师相信，卫星量子网络是构建全球密码密钥分发系统的最便捷，最经济可行的方法。但首先，让我们谈谈另一种有前途的技术-量子中继器。

光子由于干扰而被介质吸收，因此很难长距离（约100 km）传输。量子中继器的任务是防止粒子在通过光纤传输过程中的损失。今天，这种系统是由荷兰工程师开发的。他们正在海牙和代尔夫特市之间建立10公里的测试网络。此外，在这方面是日本的物理学家。

但是量子中继器有许多缺点。它们仅允许您连接光纤电缆在其中延伸的两个点。通过按链传输数据，中继器将它们解码，然后再次对其进行编码-这种方法在节点受损的情况下可能导致泄漏。这种设备的制造还需要昂贵的磁体和稀有矿物。同时，量子中继器还处于发展的初期，还没有大规模应用其实际应用。

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因此，一些工程师正在研究构建量子网络和基于它们的密码密钥分发系统的替代方法。来自美国，日本和中国大学的一组物理学家认为，最有效的方法是扫描在轨的一组卫星，这些卫星通过激光将光子传输到地面。工程师在他们的科学工作中给出了计算和模拟结果，这表明最好的选择是在3000公里的高度上部署400颗卫星（第10页）。

这种方法将使您可以发送长达7.5万公里的密钥-例如，从伦敦到孟买。对于量子中继器，尚无此类指示器-需要设置它们彼此相距200公里。

谁已经在执行太空项目

2016年，中国工程师发射了量子通信卫星。一年后，他们设法将量子比特传输到1200多公里的距离。该装置悬挂在500公里的轨道上，并通过激光将光子传输到西藏的接收站。在2018年，该技术已经过实践测试。中国科学家在安全的频道上与奥地利科学院的同事举行了为时75分钟的视频会议。


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，德国的物理学家也参与了空间量子项目。早在2017年，他们就安装了对于“纠缠”光子的传输和传送，可以使用常规的通信卫星。大约在同一时间，马克斯·普朗克科学研究所的专家们开始开发用于量子密码术的卫星图像。该计划是设计一种用于信号处理的特殊车载计算机。

谁反对

大量的专用量子卫星会带来更多的不便。据信，SpaceX发射的首批Starlink卫星已经干扰了地球观测。它也指地球轨道上潜在的过量碎片。美国联邦贸易委员会（FTC）提出了一些文件的解决方案，这些文件可以解决此问题，但很可能仅通过纸质标准无法解决此问题。我们需要新的系统来清理轨道，并需要工具来跟踪太空中的碎片和卫星。

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Source: https://habr.com/ru/post/undefined/