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从量子密钥分发进程解读中国量子科学实验卫星“墨子号”的未来 |
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该篇开放获取综述发表于《npj-量子通讯》，阅读全文。
量子密钥分发（qkd）是一种相对较新的，可在双方之间建立私有加密密钥的加密协议。自1984年第一个实现方案被提出以来，该加密协议已经迅速成熟并开始探索商业应用，主要是因为：qkd的安全性不是基于解决数学问题的计算难度，而是基于不受强大计算能力干扰的物理过程。不过尽管理论研究取得了很大进展，但由于大气损耗或光纤内衰减的问题，所有地表qkd方法都具有距离限制。然而，如果使用配备有高质量光链路的卫星，通信范围可以进一步延伸。这成为了商业应用的主要突破点。本综述总结了qkd与卫星qkd计划的研究与开发， 包括对协议，基础设施以及实施这些系统所涉及的技术挑战的讨论，以及世界各地正在进行的卫星qkd计划的最新概述。
最常见的卫星qkd方案的图示：飞行信任节点。首先是步骤（a），卫星通过运行qkd协议与站a建立共享密钥k a，这需要经典和量子通信。其后在（b）中重复此步骤以建立共享秘密的密钥k b，此时站b位于较远处。在这些步骤结束后，卫星保有两个密钥，而对于每个站而言，各自仅知自己的密钥。最后进入步骤（c），卫星公开处理两个密钥k a⊕kb的奇偶校验。这允许站b确定密钥k a，然后可以将密钥k a加密到a的私有通信，反之亦然。
不同平台执行卫星qkd的图示。情景（1）和（2）分别描绘下行链路和上行链路，而在情况（3）中，通过使用卫星上的回射器来模拟下行链路。在（4）对缠绕的光子被传送到地球，使得两个地面站可以共享纠缠状态。最后，情景（5）说明卫星间链路如何可以允许更复杂的卫星qkd网络。
读罢本文，是不是对全球卫星qkd计划有了一些了解？qkd计划也是中国量子科学实验卫星“墨子号”的发端，想要掌握更多qkd计划与 “墨子号”的信息，请阅读完整论文。
