量子通信本质是激光通讯？量子纠缠态不能测量为何能传输密钥？

量子加密通信在本质上是激光通信？

也许这个引出这个话题的朋友有些误解，当前传统意义上的量子通讯并不能做到直接的量子纠缠通讯，毕竟量子叠加态的波函数会随着测量而坍塌，因而从理论上否决了直接使用量子纠缠通讯的可能！也许这就是很多攻击量子通讯是挂羊头卖狗肉的重要论点！但事实上量子通讯从来都没有标榜过自己是量子纠缠通讯，下面我们就来简单了解下当前如火如荼开展的量子通讯是个嘛玩意！

一、当前流行量子通讯到底是一种什么样的通讯？

很明显量子纠缠无法直接传输信息，因此当前的量子通讯并不是直接的量子纠缠通讯！而是量子密钥+传统通讯的一种混合通讯方式！准确的说在这种通讯中，被分离了的纠缠态光子只担任密钥的传输，而数据传输还是通过传统信道来进行的！

传统通讯方式是密钥和通讯数据走的是同一个通道！而量子加密通讯方式是量子密钥信道和传统信道是分离的，或者至少在传递模式上是分离的！看到这里吃瓜群众有一个疑问了，既然量子纠缠无法传递有效信息，那么它是怎么传递密钥的？毕竟密钥也是信息不可分割的一部分！

这就不得不提一下BB84协议，这是Bennett和Brassard在1984年提出了世界上第一个量子密码协议：BB84协议！在协议中采用的并不是测量纠缠态光子的幽灵般的超距作用，而是利用了一对分离光子的偏振态！在协议中采用的线偏振和圆偏振是共扼态，根据海森堡测不准原理，两个偏振态只会有一个准确！因此假如有第三方窃听者在光路中测量这些光子的偏振态时，那么其纠缠光子的状态就会发生变化，使得发送方和接收方能都能发现有第三个人的存在！并且线偏振态和圆偏振态是非正交的，无法制造一模一样状态的光子来欺骗接收方，海森堡测不准原理和纠缠态光子无法克隆的原理保证了BB84协议的绝对安全性！

二、量子加密通讯使用哪种类型的数据通道？

量子加密通讯并没有规定必须使用哪种数据通道，我们可以使用传统的无线电通讯，或者光纤通讯，或者有线电缆通讯都没有影响，因为量子密钥发放是独立的通道！就像你我手中钥匙已经快递过来了，那把锁是海运还是空运又或者是公路运输有什么关系？

三、量子密钥的加密方式能被破解吗？

从BB84协议方式来看，理论上是不可能破解的！但它的发放机制可能存在漏洞，实际量子密钥分配（QKD）发放模式如下：

理论上的QKD是绝对安全的，但实际的QKD系统与理论模型之间还存在难以消除的偏差，原因是QKD系统采用的四个信号源不可能做到完全一致！因此系统中不可避免的存在边带信号，第三者可以通过分辨四种信号源发出的不同特征获取密钥信息！这是QKD系统理论上存在的漏洞，而最近上海交通大学研究团队则是通过注入种子频率光子取得谐振，进而复制出密钥光子获取密钥！密钥盗取成功率达到了60%以上！当然这些方式并不代表量子密钥不堪一击，首先这种模式必须突入QKD发放核心，相当于给猫去挂上铃铛的过程！其次这并不是量子密钥发放的理论漏洞，而是实际器件偏差所产生，未来随着发放技术的改进和设备偏差的减小，这种窃听方式将会被杜绝！

四、量子加密通讯产业能上市吗？

其实这混淆了科学研究与商业模式两个概念，有规定科学研究不能与商业模式相结合吗？如果有良好的商业应用前景，以良性循环推进与促进科学研究，这不是事半功倍么？难道科学研究真的要和商业行为绝缘？这样的思维只能固步自封，闭门造车！还要将科学封闭在自我陶醉的圈子里吗？这是对科学不负责任，更是对未来不负责任……！

中国首次实现卫星间激光通信，继量子通信之后再次突破，为何神奇

近些年来，我国的通信事业蓬勃发展，在继量子通信技术之后我国的卫星间激光通信再创佳绩。日前，伴随着我国首个卫星互联网“行云工程”第一阶段的顺利实施，两颗实验卫星完成了多项核心技术的在轨验证，尤其是首次实现了中国低轨卫星间激光通信，打通了卫星之间空间信息传输的多项难题，实现了我国卫星物联网星座星间激光通信零的突破。

那么相比较其他通信方式，激光通信有哪些神奇地方？又将给通信产业带来什么样的巨变呢？

激光通信在星际间通讯优势明显，助力深入探索宇宙，承载空地直接传输

卫星之间采用的“星间激光通信”是一种充分利用激光束为载体的传输方式，利用激光开发的通讯技术有以下优点：单色性好、方向性强、光功率集中、难以窃听、成本低、安装方便、见效快等。

利用激光载波在空间进行图像、语音、信号等信息传递的通信方式，传输速率高、抗干扰能力强、系统终端体积小、功耗低，可以极大地降低卫星星座系统对地面网络的依赖，从而从源头上减少了地面基站的建设数量和建设成本，有利于扩大覆盖区域、实现全球测控和天地一体化通信布局。

我国激光通信事业蓬勃发展，在众多科研院所的通力合作下，我们已经取得了巨大突破：

以25所研制的终端为例，空间激光通信可以实现每秒传输1部高清电影；同时激光波束窄、方向性极强，用激光作为载波进行数据的发射与接收，具有很强的抗截获能力和抗电磁干扰能力。

据悉本次顺利实施测试的"行云二号"01星、02星的激光通信载荷质量6.5千克，在轨功耗80瓦，是国内最小的星间激光通信载荷。

其实，星间激光链路技术已成为全球卫星通信系统发展的关键技术。据公开资料显示，全球中低轨道星座项目中提出采用星间激光链路实现空间组网的计划的项目，仅有马斯克的“星链计划”（Starlink星座）已经顺利实施，并且进入了用户实测阶段。而原计划发射78至108颗卫星实现高速互联网服务的LeoSat公司的“LeoSat星座”，却因缺乏投资运作十分困难。

我国"天基物联网"建设迅速，与广泛的5G覆盖一起服务全球

我国的5G基站建设发展迅速，每天都已千套以上的基站建设速度领先全球，预计很快就会形成全国覆盖，而在空地一体化通信方面，我们的量子通信已经完成了多项建设任务，即将全面进入实施阶段。

马斯克的星链刷爆网络的时候，我国的“天基物联网”也在悄然发展，一大批诸如“行云工程”、“鸿雁星座”、“虹云工程”等项目相继落地，开始建设。

今年5月12日，“快舟一号甲”运载火箭在酒泉卫星发射中心，以“一箭双星”方式，成功的将 “行云二号”的两颗卫星送入预定轨道，该工程是我国首个"天基物联网"卫星，也是"行云工程"的第一阶段的重要组成部分。

所谓“天基物联网”其实就是发射卫星上天，形成星座组网，然后以卫星为基站，为地面用户提供物联网服务。即使在没有地面网络信号的情况下，依然能够实现全球范围内的实时物联互通。

“行云工程”将分三个阶段实施。本次的多项核心技术在轨道成功验证，标志着“行云工程”α阶段建设任务已完成。而β阶段建设也已经启动，计划在2021年发射12颗卫星，届时天基物联网的全球服务能力将显著增强。最终的γ阶段则计划在2023年前后建成由80颗低轨通信卫星组成的星座。

据悉，目前两颗卫星已圆满完成了包括平台及载荷状态测试、馈电链路通信测试、用户链路通信测试、通信业务流程测试、星间激光通信载荷测试等在内的第一阶段技术验证。

该星座建成后将有效解决目前地面物联网业务因地面蜂窝通信网络覆盖率不足(目前陆地覆盖率约为20%，海洋覆盖率不到5%)而导致的通信盲区难题，同时结合我国领先的5G技术，将为全球带去万物互联的全新服务。

总结

我国成功突破多项关键技术，终于研制出高性能星间激光通信终端，通过对高指向性激光的控制、收发和调制，可以在高速运动的卫星平台上实现激光通信链路的建立和保持，进而实现远距离星间高速通信，这将极大的促进我国通信事业的发展，也将为未来更遥远的深空探测提供高效的通信手段。

也许有一天，我们就能在手机终端上看到从月球、火星通过激光通信技术的"现场直播"，而这一切相信不会太远。

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