量子卫星安全通信的关键是保持卫星和地面站的精确对准,因为它是利用激光通信,而卫星在轨道上速度极快,每秒达7.6公里,仅10到15分钟就会掠过地面设备所在的天空,这意味着必须非常精确地相互对准才能传输和接收数据,也就是说是一对一的点对点通信。
这和马斯克星链卫星还不一样,星链卫星地面终端使用相控阵天线,无需转动就可快速跟踪多个高速运行的卫星,可快速切换保持无缝通信。而星链卫星本身采用的是Ku波段和Ka波段的高频天线,可以和多个地面终端通信。
所以量子网络可能无法建成像星链那样的大规模商用全球网络,但在点对点的高度安全通信上无疑更具优势。
研究人员目前正在研究将量子密钥分发系统集成到光子芯片中,进一步缩小卫星重量和体积,便于更快捷地部署。也在探讨白天对地密钥分发的可能性,这样就可以实现全天候的安全通信服务了。
这项研究的另一个方向是开发量子中继器,通过纠缠交换技术扩展量子密钥分发距离,从而突破单颗卫星的限制,实现更大范围的量子密钥分发,形成跨大气层和地面光纤的广域量子通信,为全球量子互联网铺平道路。
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