量子通信技術
網絡對於一個國家來說是至關重要的，而網絡的安全性則更是重中之重，現在各國都有屬於自己的軍事級加密衛星，不過這一領域中最值得提到的還是對地面的量子通信技術，如今，許多印度太平洋國家都開發了相關技術。
簡而言之，通過衛星傳輸進行的量子通信是兩個不同技術領域的結合，也就是說這是基於量子力學和衛星通信領域的結合。量子通信會通過攜帶信息的光粒子和密碼方法（例如量子密鑰分配）的傳輸來實現，這種加密方法在理想狀況下是不可破解的。根據量子力學定律，當黑客試圖竊取信息時，用於通信的光子的狀態會立即轉變並生成警告信號。總體上，各國對安全通信的需求都在不斷增長，因此該技術被認為是未來最有希望的解決方案之一。
全球衛星通信市場一直在增長，這主要是由於總體太空活動的擴展，也是由於國防機構，商業航空公司以及石油和天然氣公司等組織對服務的需求不斷增加。這些組織需要在偏遠地區佈設通信服務，而這些地區很少有光纖網絡或蜂窩塔，為了提高運營效率，確保工作安全併為員工和乘客提供網絡，就需要地對空衛星，而為了數據安全不被竊取，就需要量子衛星了。
量子通信和天基網絡可以以互補的方式運行，不過現在量子通信的主要挑戰是距離，距離因素會在光纖內部或大氣中引起通信信號的散射問題。但是，如果通信鏈路是在真空中構建的，則可以減少信號衰減。同樣，隨著許多衛星通信提供者對網絡威脅的意識增強，安全的量子通信將成為未來的選擇。
ESA與衛星運營商Eutelsat和製造商空中客車公司合作開發的量子衛星
世界各國在量子通信領域的耕耘
儘管西方國家在該領域具有可靠的研發歷史，但其他國家相關領域的努力也不可忽略。中國是第一個在地球表面與其衛星之間建立量子網絡並傳送光子的國家，這一實驗提高了中國在這一領域的知名度。中國第一顆量子衛星名叫Micius，它連接了中國和奧地利的兩個研究機構，使它們能夠在2017年召開量子加密的視頻會議。
在印度太平洋區域，新加坡是量子衛星通信領域中的另一個領先者，新加坡國立大學開發了一顆帶有量子節點的納米衛星，這顆衛星於2015年由印度運載火箭發射，這顆量子衛星甚至比2016年中國Micius量子衛星發射的時間還要早。該納米衛星成功地創建了光子，可用於進行地對空建立量子網絡。
空中客車，ESA和Eutelsat衛星製造商合作建造了新的突破性多波束有源天線量子衛星，這是衛星的主模塊
日本國家信息和通信技術研究所NICT是日本信息和通信領域的主要研發機構，他們於2017年夏季成功進行了地對空量子通信衛星的演示。 鑑於衛星發射，製造和運營成本在整個市場範圍內的增長，高性能的小型有效載荷將變得更具競爭力，這一領域也可以為衛星應用創造更多的潛力。
印度也對量子衛星很感興趣，由印度政府資助的兩個研究機構準備聯合開發量子通信網絡，位於班加羅爾的拉曼研究所和印度空間研究組織於2017年底簽署了一項合作書，旨在通過衛星建立量子通信網絡。這是印度在該領域的第一步，印度將加快努力實現其獨特的有效載荷。
中國600公斤的量子衛星中包含一個產生糾纏光子的晶體，衛星的中心是一個晶體，該晶體會產生成對的糾纏光子
韓國科學家對政府沒有量子通信研發的工作感到擔憂，現在其私營部門正在積極開展相關工作。該國唯一的衛星服務提供商KT SAT的首席執行官Won-Sic Hahn表示，它將利用衛星網絡和量子密碼技術之間的技術兼容性開發競爭性服務。多家媒體報道說，朝鮮也參與了量子通信技術的開發。但是目前尚不清楚朝鮮在發展階段上走了多遠，以及朝鮮是否有足夠的資源來探索衛星連接方案。
成為未來主流加密技術
看到各國的動態，我們現在肯定有一個疑問，量子衛星真的可以防黑客嗎？它真的足夠安全嗎？答案是比現在的密碼技術要安全一些，但是目前階段的量子衛星還有很多問題需要解決。從理論上說，量子力學本身能夠實現最安全的通信，但是要建立一個沒有設備或軟件漏洞的遠程網絡仍然存在很大的挑戰。降低構建和運行這種網絡的成本是另一個問題，需要進一步的研發工作才能將該技術應用於日常生活。
這是科學家建立一個糾纏的光子對光源，其光通量至少由一個激光二極管產生，然後科學家會將後置kHz信號源提高了三個數量級，這也被稱為Sagnac設計
普通密碼其實是通過使用加密密鑰，例如數字字母等特殊組合來設置密碼保護數據，而量子通信則是利用量子糾纏現象進行加密，量子糾纏是將兩個或多個粒子融合成互補的量子態的行為。在這種狀態下，無法獨立描述粒子，相反，粒子會以朦朧的共享量子態存在，觀察時會塌陷並改變其一狀態。因此，量子加密利用了此功能，將其用於檢測可能的竊聽者，竊聽者的存在會導致量子狀態崩潰，所以竊聽者就無法獲取數據了。此外，量子力學的複雜性使得幾乎不可能對通過量子糾纏產生的量子密鑰進行反向推測。
如果具體來說，我們可以把量子加密技術分發看做是量子密鑰分發的過程，也被稱為QKD。量子密鑰以粒子（通常是輕粒子）的模糊屬性編碼併發送解密消息所需的信息。試圖竊取密鑰的竊聽者必須對這些粒子進行測量才能這樣做。竊聽者的這些測量行為改變了粒子的行為，引入了可以檢測到的錯誤，系統就會警告用戶密鑰已被盜用，不應用於編碼信息。
這是相干光子接口，成熟的量子技術會將各種物理系統混合到混合體繫結構中，通過光子學將它們結合在一起。相干光子界面可以將飛行量子比特的波長和光譜與量子存儲器進行匹配
QKD原理
其實QKD上存在許多變體，其中一些變體就採用了長距離量子連接（稱為糾纏）來保護信息。糾纏使兩個粒子的行為像單個實體一樣，無論它們相距多遠。入侵一個粒子，它的夥伴即使在宇宙的另一端也會立即做出反應，從而揭示出竊聽者想要竊取的數據。
現在QKD系統正在成為現實。第一次量子秘鑰分發過程發生在2004年，當時維也納的研究人員使用糾纏的光子將3000歐元的存款轉入了他們的銀行帳戶。商用QKD系統於2013年進入美國，當時非營利性研發機構Battelle安裝了由加密光子保護的量子光纖網絡。由ID Quantique開發的系統已經使用其技術來保護2007年日內瓦國家大選的結果。
薩里衛星技術有限公司已經完成了Eutelsat量子衛星平臺的建造，該衛星是世界上第一顆可以在軌道上完全重新配置的對地靜止量子衛星
與其他QKD方案相比，糾纏可以提供額外的安全性。儘管QKD要求使用的設備是可信的，但是糾纏為獨立於設備的加密打開了大門，即使在不受信任的設備上，該加密也可以保持安全。牛津大學教授，量子密碼中心的量子密碼學家Artur Ekert說：“要成為標準的商業模式，還有很長的路要走，但量子加密領域發展速度比我預期的要快。”
用矛攻擊盾——不斷完善安全性
不過話說回來，世界上沒有絕對的安全。自從2000年代初第一個商業量子密碼系統問世以來，密碼學家就一直在反覆嘗試將其破解，這些嘗試也取得了巨大的成功。這些攻擊利用了用於發送量子信息的設備中的缺陷，而不是糾纏粒子本身，科學家們用矛攻擊盾，這樣做表明，即使物理定律提供了完美的安全性，設備也永遠不會是完美的。這些缺陷造成了可以利用的漏洞。於是量子物理學家迅速做出反應，制定了不依賴設備的新協議。與設備無關的量子密碼術即使在設備不夠完美時也能提供完美的安全性，不過就目前來說，這還是可以破解的……
倫敦帝國理工學院的科學家們已經成功研製出一種無需衛星GPS就能顯示方向的量子羅盤，這將是英國第一個用於導航的量子加速計
大多數量子加密系統使用光子來編碼信息，這一過程依賴於這樣一個問題，測量光子的量子特性總是會改變它所攜帶的信息。因此，量子加密學家還是找到了破解這類系統的方法，他們利用的一個缺點是，數據通常是在一個光子的偏振中編碼的，一個垂直偏振的光子可能編碼為1，一個水平偏振編碼為0。一種方法是用高能激光照射設備，使其反射內部的偏振器。反射揭示了用於極化和編碼輸出光子的方向，這就可以得到密碼數據。為了解決這個問題，物理學家們已經找到了防止這些反射的方法。
在這之後，量子加密學家又發現了一種全新的方式來攻擊量子加密通訊，這種方式不依賴於反射。這項新技術的關鍵是一種叫做注入鎖定的效應，這是一種通過向激光腔注入不同頻率的光子來改變激光頻率的方法，如果頻率差別很小，激光最終將與光子共振。這種方法的攻擊並破解的成功率可以達到79.63%。
為什麼科學家們要一直用矛攻擊盾，這是因為這些設備不是完美的。通過這些實驗我們可以得出一個結論，那就是與設備有關的量子密碼學的缺陷仍有很多，除了量子衛星加密技術太貴，這些物理漏洞也是量子通信加密無法大規模商用的原因。不過在未來，隨著量子通信加密技術不斷髮展與多領域融合，量子加密技術是一定比現在的通信加密技術難破解的。所以我們也可以期待一下未來量子通信加密與量子衛星的發展，未來可期。
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