利用量子密码学

比最初的想法更通用：实际上开发了一部分AlphaSAT I-XL，以展示欧洲哥白尼项目和地球的地球观测卫星之间的数据传输，但现在已经帮助了一个集团，包括来自Max Planck研究所的研究人员来测试测量。在38,000公里的距离上传播后的量子状态。

物理学家创建了一个使用量子密码术的一个先决条件，以及在大距离上通信，没有任何拦截风险。

在物理实验室中的异国情调研究开始的是，很快就会改变敏感数据的全球通信：量子密码学。对这种技术的兴趣在过去两年左右的情况下迅速增长。这一领域最近的工作，由埃尔兰根的Max Planck科学研究所的Christoph Marquardt和Gerd Leuchs领导的团队正在展示，即使进一步提高电信公司，银行和政府机构的利益。这是由于与公司Tesat-SpaceCom和德国航天中心合作的物理学家现在已经创建了一个使用量子密码术的前提，并且在没有任何拦截的情况下也没有任何风险。它们测量了从远离地球的地球静止通信卫星38,000公里传播的光信号的量子状态。因此，物理学家有信心基于已建立的卫星技术的全球拦截通信网络可以在几年内设置。

例如，银行，国家机构或卫生部门的敏感数据一定不能陷入未经授权的手中。虽然现代加密技术远高，但如果显着，相称的努力，它们可以在许多情况下破解。传统的加密方法几乎不会对未来量子计算机挑战。虽然科学家习惯于认为这种计算机的实现仍然很长，但最近过去的相当大的进展现在已经提高了物理学家的希望。“Quantum Computer然后也可以破解今天存储的数据，”Max Planck Counts of Light of Light Scients of Sourcent的研究组领导者。“这就是为什么我们现在正在利用量子密码学习，以便开发安全的数据传输方法。”

量子力学保护钥匙击败间谍

在Quantum密码造影中，两方交换了一个密钥，可用于加密消息。与已建立的公钥加密方法不同，只要密钥不会落入错误的手，就不能破解这种方法。为了防止这种情况发生，两方以激光脉冲的量子状态的形式发送彼此键。量子力学的定律在这里保护一个关键的钥匙，因为任何窃听尝试都将不可避免地留在信号中的迹线，发件人和收件人将立即检测到。这是因为读取量子信息等同于光脉冲的测量，这不可避免地改变光的量子状态。

在实验室和过度距离上，量子密钥分布已经通过光电信技术中使用的光纤工作。在大距离上，需要刷新弱和敏感的量子信号，这是难以与确定激光脉冲无法被截取的事实截取的原因很难。因此，Christoph Marquardt和他的同事依赖于大气在地球和卫星之间通过大气传输，以精确，建立由量子密码术保护的全局通信网络。

测量量子级别的αati-xl的光

在目前的出版物中，研究人员展示这主要可以基于现有技术。在加拿大人群岛Teneriffe上使用测量装置，检测到AlphaSAT I-XL通信卫星已经传输到地球的激光脉冲的量子特性。卫星在地球静止轨道上圈地球，因此似乎仍然存在于天空中。卫星在2013年推出，携带属于欧洲航天局ESA的激光通信设备。Tesat-SpaceCom总部位于斯图加特附近的Backnang，与德国航空航天中心合作开发了该技术，作为地球观测欧洲哥白尼项目的一部分，由德国联邦经济事务和能源资助。

虽然AlphaSAT I-XL从未用于量子通信，但是，我们在某个阶段发现，卫星的数据传输根据我们的实验室实验的原理相同的原则，“Marquardt”解释说：调制光波的幅度和相位。“幅度是光波强度的度量，并且可以借助于相位来确定两个波的相互偏移。

行驶38,000公里后，激光束宽800米

对于传统数据传输，例如，幅度的调制特别大。这使得在接收器中更容易读出并保证清晰的信号。Marquardt和他的同事们正在努力实现确切的对面，但是：为了使量子水平与激光脉冲，它们必须大大降低振幅。

因此，它已经极其弱的信号，随着传输到地球而变得更加衰减。由于激光束的加宽，由于激光束的加宽而发生的最大损失。38,000公里后，地面直径为800米，而接收站中的镜子的直径仅为27厘米。进一步接收镜子，可单独的听众可以用于窃听通信的窃听，可以容易地容纳在扩大到这种程度的梁中。但是，Quantum加密程序将其考虑在内。在一个简单的图片中，它利用了光子 - 这是量子通信所采用的信号的事实 - 只能完全测量：与合法接收者的测量装置或间谍的窃听装置。然而，光子在光束直径内注册光子的缩回位置仍然留在梁上。

尽管有大量的信号，但科学家发现地面上收到的信号的特性非常接近量子噪声的极限，尽管信号在2016年初进行的实验取得了成功。激光的噪声是物理学家用于描述检测到的光子中的变化。这种不规则性是由透射和接收设备或大气中的湍流的不足引起的，因此原则上可以避免。其他变化由量子物理法则 - 更确切地说，不确定原理 - 根据光的幅度和相位不能同时指定给任何任意准确程度。

量子加密可以使用建立的卫星技术

由于借助于Tesat系统的传输已经使光脉冲的量子特性可测量，因此可以使用该技术作为开发卫星的量子密码术的基础。“我们对此留下了特别深刻的印象，因为卫星没有设计用于量子通信，”随着Marquardt解释说。

与他们的同事来自Tesat和其他合作伙伴，Erlangen物理学家现在想开发一个专门针对量子密码术的需要的新卫星。由于他们可以在很大程度上建立在测试和尝试的技术上，因此开发应该花费的时间比全新的发展更少。它们的主要任务是开发专为量子通信设计的电路板计算机，并呈现Quantum机械随机数发生器空间，其提供加密键。

因此，Quantum密码术开始作为物理学家的异国情调的游乐场，变得非常接近实际应用。第一操作安全系统的比赛是全面的挥杆。日本，加拿大，美国和中国等国家特别是汇集了这项研究的大量资金。“我们研究的条件完全改变了，”Marquardt解释道。“在一开始，我们试图为这种方法进行行业的胃口，今天他们就会来我们而不提示和询问可行的解决方案。”这些可能成为未来五到十年的现实。

研究报告的PDF副本：来自地球静止卫星的光学信号的量子有限测量