量子密钥分发：航天通信新宠儿

量子密钥分发：航天通信新宠儿

引用

安全内参

等

11

来源

1.

https://www.secrss.com/articles/75010

2.

http://www.qstheory.cn/2024-10/09/c_1130208123.htm

3.

https://www.cas.cn/cm/202410/t20241009_5035148.shtml

4.

https://www.secrss.com/articles/72771

5.

https://finance.sina.com.cn/roll/2024-12-18/doc-inczwues0930267.shtml

6.

https://www.hnjmrh.gov.cn/home/product/detail/4206

7.

https://opticsjournal.net/J/NewOptics/news/PT241130000220b8eBh.html

8.

https://m.huaon.com/channel/trend/1006765.html

9.

https://www.opticsjournal.net/J/NewOptics/news/PT241130000220b8eBh.html

10.

https://m.c114.com.cn/w5285-1271192.html

11.

https://cacr2024.cacrnet.org.cn/exhpro/site/content?id=7075&fair_id=47

随着太空探索任务的不断深入，传统的通信方式面临诸多挑战。量子密钥分发（QKD）作为一种前沿的量子通信技术，在航天通信领域展现出巨大潜力。通过利用量子纠缠和叠加原理，QKD能够实现更高效、更安全的信息传输，为远程感知和自动化控制等任务提供强有力的支持。这一技术的应用不仅提升了航天通信的安全性，还大大增强了数据传输的可靠性，成为未来航天通信的新宠儿。

量子密钥分发（Quantum Key Distribution，QKD）是量子通信领域的一项重要技术，它利用量子力学的基本原理来实现信息的加密传输。在航天通信中，QKD通过卫星作为中继站，将量子密钥分发到地面接收站，从而实现远距离的安全通信。

QKD的核心优势在于其安全性。根据量子力学的不确定性原理，任何对量子态的测量都会改变其状态。因此，如果有人试图窃听量子通信，必然会留下痕迹，通信双方可以立即察觉并采取措施。这种特性使得QKD能够提供理论上无法破解的安全保障。

此外，QKD还具有实时检测窃听的能力。通过监测量子比特的状态，系统可以立即发现潜在的窃听行为，并及时中断通信以保护数据。这种特性在航天通信中尤为重要，因为航天器往往携带敏感信息，需要最高级别的安全保障。

目前，世界各国都在积极布局QKD技术的研究和应用。其中，欧盟的EuroQCI（欧洲量子通信基础设施）计划最具代表性。

欧盟委员会于2019年启动了EuroQCI计划，目标是建立一个覆盖整个欧盟的安全量子通信基础设施。该基础设施将由地面光纤网络和卫星通信系统组成，旨在为政府机构、数据中心、医院、能源网等关键设施提供最高级别的安全保障。

在EuroQCI框架下，西班牙正在推进QKD-GEO项目，计划开发地球静止轨道（GEO）上的量子密钥分发系统。该项目预算高达1.035亿欧元，由Thales Alenia Space和Hispasat等公司联合开发。系统包括卫星上的量子有效载荷和地面光学站，能够实现跨大陆的连续通信。

中国在QKD领域也取得了重要进展。南京大学祝世宁院士团队与中科大合作，在国际上率先完成了基于无人机平台的量子密钥分发实验，证明了移动平台能够完成实用化的光量子信息任务。此外，南方科技大学与深圳大学合作，实现了首个跨越60公里光纤链路的MDI-QCKA实验，为长距离量子通信奠定了基础。

尽管QKD在航天通信中展现出巨大潜力，但其实际应用仍面临诸多挑战。首先，技术实现难度极高。量子通信需要精确控制单个光子的传输和检测，对设备的稳定性和精度要求极高。其次，成本问题也是制约其大规模应用的重要因素。如西班牙的QKD-GEO项目预算就高达1亿多欧元。

然而，这些挑战并未阻止QKD技术的发展步伐。欧盟计划到2030年在量子能力方面处于领先地位，美国宇航局也在积极布局相关技术。随着技术的不断进步和成本的逐步降低，QKD有望在未来十年内实现更广泛的应用。

QKD技术的出现，预示着通信安全领域的一场革命。它不仅能够为政府、军事和金融等关键领域提供无法破解的加密通信，还可能成为未来量子互联网的基础。随着太空探索的不断深入，QKD在航天通信中的应用将越来越广泛，为人类探索宇宙提供更加安全可靠的信息传输保障。