来源：黑谷量子        资料来源：Alexander Ling

作者：776

与传统的通信技术不同，量子通信是不可入侵的，因此各国竞相部署它们。

基于量子密钥分发（QKD）的高度安全的全球通信，这是一种基于量子力学的现象的安全通信密码协议，最终可能会由成群的小型CubeSat来实现

因此新加坡和英国的研究人员刚刚加入了这项耗资1300万美元的计划，旨在到2021年发射一颗小型量子通信卫星。

希望通过以更小巧，更实惠的方式开发量子卫星，希望两国能够加速在全球范围内连接城市的量子卫星星座的全球部署，这将使无可破解的全球量子互联网成为现实。。

新加坡国立大学量子技术中心负责人亚历山大·灵（Alexander Ling）说：“没有人试图用小型卫星来做到这一点  。”

新加坡-英国的提议依赖于以量子纠缠状态存在的成对的光子，即光的单个粒子。

一个光子的变化会影响它纠缠的伙伴，无论它在宇宙中的什么地方，爱因斯坦称之为“远距离的鬼动作”，

它使纠缠的光子充当“相同的量子信使”，并携带可以安全地加密视频通话的秘密密钥。以及所有其他方式的数据传输。

同时，量子物理将挫败一个试图拦截秘密密钥的间谍。仅尝试读取光子中包含的信息的行为就会改变它们的状态，并提示接收者密钥已被破坏。

基于卫星的QKD网络可以为通常的公钥算法提供防攻击的替代方案，该算法可以处理现代银行和支付系统中几乎所有的世界数据通信。

然而，新加坡和英国的一个联合小组也设定了量子通信基准，同年，中国名为“墨子号”的量子卫星发射并将粒子传送到地面站300公里。

在中国发射之前，新加坡-英国小组成功发射并测试了一个  紧凑的量子系统  ，该系统可以创建和测量相关的光子态，以此作为创建纠缠的光子态的先驱。

最新的，更加雄心勃勃的努力通过使量子卫星概念在小型CubeSat的小尺寸约束内工作，为量子卫星概念带来了特殊的变化。

中国量子卫星的重量超过600千克，而被称为“ QKD Qubesat”的新加坡-英国卫星的最终设计可能最终接近12千克，只有鞋盒大小。

将量子通信系统放置在小得多的卫星上意味着，如果系统的一部分出现故障，则冗余备份系统的空间将很小。

新加坡量子技术中心已经测试了其系统在恶劣条件下的能力，包括模拟火箭上的发射振动以及类似于太空中的极端温度循环。

Ling说：“我很高兴地说，我们一直在进行的最后一轮测试表明该系统在相当剧烈的条件下保持正常运行

微小的量子卫星面临的另一大挑战是如何将光子中包含的密钥成功地从太空传输到地球。

光子传递需要量子卫星上的望远镜与地面站的望远镜之间精确对准。对于小型CubeSat，维持望远镜对准将要求整个卫星在跟踪适当的地面站时不断调整其在轨道上的方向。

直到最近，要在微型CubeSat上实现这种精确控制还是很棘手的。这就是英国团队的专业知识派上用场的地方。

英国科学技术设施委员会  位于拉瑟福德阿普尔顿实验室  的 RAL Space小组  负责开发CubeSat平台和望远镜的光学跟踪，这些望远镜可实现极高的指向精度并精确跟踪地面站。

RAL破坏性技术负责人Andy Vick说：“关键实际上是跟踪系统  。” “卫星需要跟踪到+/- 1度内，光学跟踪仪需要跟踪到+/- 10弧秒内。”

Vick所说的从最初的概念到最终设计的“非常紧张的24个月设计开发期”的序幕，但是如果一切顺利，该团队可能会在将量子通信部署到太空的竞赛中再创辉煌。

黑谷量子

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