量子通信技术
网络对于一个国家来说是至关重要的，而网络的安全性则更是重中之重，现在各国都有属于自己的军事级加密卫星，不过这一领域中最值得提到的还是对地面的量子通信技术，如今，许多印度太平洋国家都开发了相关技术。
简而言之，通过卫星传输进行的量子通信是两个不同技术领域的结合，也就是说这是基于量子力学和卫星通信领域的结合。量子通信会通过携带信息的光粒子和密码方法（例如量子密钥分配）的传输来实现，这种加密方法在理想状况下是不可破解的。根据量子力学定律，当黑客试图窃取信息时，用于通信的光子的状态会立即转变并生成警告信号。总体上，各国对安全通信的需求都在不断增长，因此该技术被认为是未来最有希望的解决方案之一。
全球卫星通信市场一直在增长，这主要是由于总体太空活动的扩展，也是由于国防机构，商业航空公司以及石油和天然气公司等组织对服务的需求不断增加。这些组织需要在偏远地区布设通信服务，而这些地区很少有光纤网络或蜂窝塔，为了提高运营效率，确保工作安全并为员工和乘客提供网络，就需要地对空卫星，而为了数据安全不被窃取，就需要量子卫星了。
量子通信和天基网络可以以互补的方式运行，不过现在量子通信的主要挑战是距离，距离因素会在光纤内部或大气中引起通信信号的散射问题。但是，如果通信链路是在真空中构建的，则可以减少信号衰减。同样，随着许多卫星通信提供者对网络威胁的意识增强，安全的量子通信将成为未来的选择。
ESA与卫星运营商Eutelsat和制造商空中客车公司合作开发的量子卫星
世界各国在量子通信领域的耕耘
尽管西方国家在该领域具有可靠的研发历史，但其他国家相关领域的努力也不可忽略。中国是第一个在地球表面与其卫星之间建立量子网络并传送光子的国家，这一实验提高了中国在这一领域的知名度。中国第一颗量子卫星名叫Micius，它连接了中国和奥地利的两个研究机构，使它们能够在2017年召开量子加密的视频会议。
在印度太平洋区域，新加坡是量子卫星通信领域中的另一个领先者，新加坡国立大学开发了一颗带有量子节点的纳米卫星，这颗卫星于2015年由印度运载火箭发射，这颗量子卫星甚至比2016年中国Micius量子卫星发射的时间还要早。该纳米卫星成功地创建了光子，可用于进行地对空建立量子网络。
空中客车，ESA和Eutelsat卫星制造商合作建造了新的突破性多波束有源天线量子卫星，这是卫星的主模块
日本国家信息和通信技术研究所NICT是日本信息和通信领域的主要研发机构，他们于2017年夏季成功进行了地对空量子通信卫星的演示。 鉴于卫星发射，制造和运营成本在整个市场范围内的增长，高性能的小型有效载荷将变得更具竞争力，这一领域也可以为卫星应用创造更多的潜力。
印度也对量子卫星很感兴趣，由印度政府资助的两个研究机构准备联合开发量子通信网络，位于班加罗尔的拉曼研究所和印度空间研究组织于2017年底签署了一项合作书，旨在通过卫星建立量子通信网络。这是印度在该领域的第一步，印度将加快努力实现其独特的有效载荷。
中国600公斤的量子卫星中包含一个产生纠缠光子的晶体，卫星的中心是一个晶体，该晶体会产生成对的纠缠光子
韩国科学家对政府没有量子通信研发的工作感到担忧，现在其私营部门正在积极开展相关工作。该国唯一的卫星服务提供商KT SAT的首席执行官Won-Sic Hahn表示，它将利用卫星网络和量子密码技术之间的技术兼容性开发竞争性服务。多家媒体报道说，朝鲜也参与了量子通信技术的开发。但是目前尚不清楚朝鲜在发展阶段上走了多远，以及朝鲜是否有足够的资源来探索卫星连接方案。
成为未来主流加密技术
看到各国的动态，我们现在肯定有一个疑问，量子卫星真的可以防黑客吗？它真的足够安全吗？答案是比现在的密码技术要安全一些，但是目前阶段的量子卫星还有很多问题需要解决。从理论上说，量子力学本身能够实现最安全的通信，但是要建立一个没有设备或软件漏洞的远程网络仍然存在很大的挑战。降低构建和运行这种网络的成本是另一个问题，需要进一步的研发工作才能将该技术应用于日常生活。
这是科学家建立一个纠缠的光子对光源，其光通量至少由一个激光二极管产生，然后科学家会将后置kHz信号源提高了三个数量级，这也被称为Sagnac设计
普通密码其实是通过使用加密密钥，例如数字字母等特殊组合来设置密码保护数据，而量子通信则是利用量子纠缠现象进行加密，量子纠缠是将两个或多个粒子融合成互补的量子态的行为。在这种状态下，无法独立描述粒子，相反，粒子会以朦胧的共享量子态存在，观察时会塌陷并改变其一状态。因此，量子加密利用了此功能，将其用于检测可能的窃听者，窃听者的存在会导致量子状态崩溃，所以窃听者就无法获取数据了。此外，量子力学的复杂性使得几乎不可能对通过量子纠缠产生的量子密钥进行反向推测。
如果具体来说，我们可以把量子加密技术分发看做是量子密钥分发的过程，也被称为QKD。量子密钥以粒子（通常是轻粒子）的模糊属性编码并发送解密消息所需的信息。试图窃取密钥的窃听者必须对这些粒子进行测量才能这样做。窃听者的这些测量行为改变了粒子的行为，引入了可以检测到的错误，系统就会警告用户密钥已被盗用，不应用于编码信息。
这是相干光子接口，成熟的量子技术会将各种物理系统混合到混合体系结构中，通过光子学将它们结合在一起。相干光子界面可以将飞行量子比特的波长和光谱与量子存储器进行匹配
QKD原理
其实QKD上存在许多变体，其中一些变体就采用了长距离量子连接（称为纠缠）来保护信息。纠缠使两个粒子的行为像单个实体一样，无论它们相距多远。入侵一个粒子，它的伙伴即使在宇宙的另一端也会立即做出反应，从而揭示出窃听者想要窃取的数据。
现在QKD系统正在成为现实。第一次量子秘钥分发过程发生在2004年，当时维也纳的研究人员使用纠缠的光子将3000欧元的存款转入了他们的银行帐户。商用QKD系统于2013年进入美国，当时非营利性研发机构Battelle安装了由加密光子保护的量子光纤网络。由ID Quantique开发的系统已经使用其技术来保护2007年日内瓦国家大选的结果。
萨里卫星技术有限公司已经完成了Eutelsat量子卫星平台的建造，该卫星是世界上第一颗可以在轨道上完全重新配置的对地静止量子卫星
与其他QKD方案相比，纠缠可以提供额外的安全性。尽管QKD要求使用的设备是可信的，但是纠缠为独立于设备的加密打开了大门，即使在不受信任的设备上，该加密也可以保持安全。牛津大学教授，量子密码中心的量子密码学家Artur Ekert说：“要成为标准的商业模式，还有很长的路要走，但量子加密领域发展速度比我预期的要快。”
用矛攻击盾——不断完善安全性
不过话说回来，世界上没有绝对的安全。自从2000年代初第一个商业量子密码系统问世以来，密码学家就一直在反复尝试将其破解，这些尝试也取得了巨大的成功。这些攻击利用了用于发送量子信息的设备中的缺陷，而不是纠缠粒子本身，科学家们用矛攻击盾，这样做表明，即使物理定律提供了完美的安全性，设备也永远不会是完美的。这些缺陷造成了可以利用的漏洞。于是量子物理学家迅速做出反应，制定了不依赖设备的新协议。与设备无关的量子密码术即使在设备不够完美时也能提供完美的安全性，不过就目前来说，这还是可以破解的……
伦敦帝国理工学院的科学家们已经成功研制出一种无需卫星GPS就能显示方向的量子罗盘，这将是英国第一个用于导航的量子加速计
大多数量子加密系统使用光子来编码信息，这一过程依赖于这样一个问题，测量光子的量子特性总是会改变它所携带的信息。因此，量子加密学家还是找到了破解这类系统的方法，他们利用的一个缺点是，数据通常是在一个光子的偏振中编码的，一个垂直偏振的光子可能编码为1，一个水平偏振编码为0。一种方法是用高能激光照射设备，使其反射内部的偏振器。反射揭示了用于极化和编码输出光子的方向，这就可以得到密码数据。为了解决这个问题，物理学家们已经找到了防止这些反射的方法。
在这之后，量子加密学家又发现了一种全新的方式来攻击量子加密通讯，这种方式不依赖于反射。这项新技术的关键是一种叫做注入锁定的效应，这是一种通过向激光腔注入不同频率的光子来改变激光频率的方法，如果频率差别很小，激光最终将与光子共振。这种方法的攻击并破解的成功率可以达到79.63%。
为什么科学家们要一直用矛攻击盾，这是因为这些设备不是完美的。通过这些实验我们可以得出一个结论，那就是与设备有关的量子密码学的缺陷仍有很多，除了量子卫星加密技术太贵，这些物理漏洞也是量子通信加密无法大规模商用的原因。不过在未来，随着量子通信加密技术不断发展与多领域融合，量子加密技术是一定比现在的通信加密技术难破解的。所以我们也可以期待一下未来量子通信加密与量子卫星的发展，未来可期。
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