中國在2016年發射了墨子號量子科學實驗衛星,成爲世界上第一個在衛星上實現量子密鑰分發QKD技術的國家,這個成就讓國人自豪。但是在我們的互聯網上,有少數人卻無根無據地傳言,這一技術並沒有什麽用處。他們之所以這樣說,無非是因爲美國方面沒有搶先做到,並且美國國家安全局(NSA)曾經表示,他們對基于量子糾纏的通信技術和QKD技術實現的可能性都不感興趣,同時聲稱中國對這項技術的興趣是在浪費時間和金錢。
然而,現在的情況變了。美國智庫“哈德遜研究所”高級研究員、量子聯盟倡議組織主任亞瑟·赫爾曼近日在《福布斯》網站發布文章,指出全球量子空間競賽開始了,目前中國已經領跑了6年,歐洲才開始起跑,還有更多的國家對這一技術感興趣,只有美國仍然停在原地。
(量子糾纏示意圖)
據介紹,量子衛星使用物理無法分割的量子或“糾纏”的光子與地面站通信。量子糾纏鏈路允許以光速傳送信息,任何攔截信號的企圖都會立即被發現,使得黑客攻擊成爲不可能。量子通信衛星不僅將成爲未來量子互聯網的樞紐,而且還將成爲傳輸機密數據和防止黑客入侵通信網絡的樞紐,更將成爲太空指揮和控制架構不可或缺的一部分,是全球大國必然要爭奪的尖端技術領域。目前這一領域的最新發展情況是:
(中國在2016年發射了墨子號量子通信試驗衛星)
- 上個月,歐洲航天局ESA宣布了一項計劃,由20家公司組成的財團將于2024年發射一顆量子衛星。這顆衛星將使用量子密鑰分發(QKD)技術,在共享方之間交換已知的加密密鑰,用于歐洲量子安全通信網絡。這顆衛星將在低地球軌道上飛行,連接到位于盧森堡的運營中心。
- 今年2月,總部位于新加坡的航空航天公司SpeQtral也宣布,他們將在新加坡空間技術與工業辦公室和法國航空航天公司泰雷斯的幫助下,于2024年發射首顆QKD衛星SpeQtral-1。
- 英國維珍軌道公司已經與英國Arqit 量子公司合作,從2023年開始,至少發射5顆低地球軌道的QKD衛星。值得注意的是,這些發射將通過Arqit公司的“聯邦量子系統”服務于潛在的政府客戶,該系統目前僅適用于五眼聯盟國家的國防部門。
- 瑞士的IDQuantique和澳大利亞的QuintessenceLabs等公司多年來一直在爲客戶提供量子加密服務。赫爾曼在文章中披露,這兩家公司都是哈德遜研究所量子聯盟倡議組織的成員。
(中國空間站目前的狀態想象圖)
- 中國更沒有閑著。中國在2016年發射了第一顆名爲“墨子”的量子衛星,一年後用它實現了在相距1200多公裏的地面站之間進行遠距離QKD通信。今年7月份,中國發射了第二顆量子加密衛星,據報道,這顆衛星的質量是墨子號的六分之一。據中國《科學日報》報道,在今年8月份,中國的天宮空間站向四個地面站發送了量子加密密鑰,這些地面站能夠從在軌的墨子號衛星接收量子密鑰,並且將空間站用作中繼器。中國所有的這些試驗,都是朝著在軌道上創建一個使用量子加密技術的衛星星座努力。
(中國空間站今年參與了量子通信QKD試驗)
在詳細介紹了中國和歐洲在量子空間領域取得的成績之後,《福布斯》的文章筆鋒一轉,批評起美國對此的態度。實際上,世界上第一個QKD網絡就是由美國國防部高級研究項目局(DARPA)在2003年創建的。最近,美國空軍研究實驗室也資助了使用無人機對量子糾纏網絡的研究。美國總統拜登在今年8月份簽署的《芯片和科學法案》中,決定每年爲量子計算和量子網絡研究撥款超過1.53億美元。但是這筆錢根本不夠發射量子衛星的。因此,文章最後得出結論,如果美國想要加入量子空間競賽,就必須與盟國合作。
但就算如此,在這一領域,中國的優勢仍然是相當大的。