未来的量子计算机将无法与使用光传输数据的“空间加密”相媲美——第一颗卫星将于 2025 年发射

量子计算机总有一天会破解加密。但将数据转换为光粒子并使用数千颗卫星将它们发射出去可能是解决这个问题的一种方法。

科学家声称，通过将数据转换为光粒子并使用卫星将其发送到世界各地，我们可以防止加密消息被超强大的量子计算机拦截。

目前，消息传递技术依赖于数学或加密保护方法，包括端到端加密。这项技术被 WhatsApp 以及企业、政府和军队使用，以保护敏感数据不被拦截。 

加密的工作原理是使用只有发送者和接收者可以用来解锁数据的算法和密钥，将数据或文本打乱成看似无意义的内容。理论上，这些算法是可以被破解的。但它们的设计非常复杂，即使是最快的超级计算机也需要数百万年才能将数据转换为可读的内容。 

量子计算机改变了这个方程式。尽管这个领域还很年轻，但科学家们预测，此类机器有一天将强大到足以轻松破解加密算法。这是因为它们可以并行处理指数级更大的计算（取决于它们使用的量子位数量），而经典计算机只能按顺序处理计算。 

由于担心量子计算机有一天会让加密变得过时，科学家们正在提出新技术来保护敏感通信。一个被称为“量子密码学”的领域涉及构建可以保护数据免受加密量子计算机攻击的系统。

据 IBM 称，与依赖算法来打乱数据并保证其安全的经典密码学不同，由于量子力学的怪异特性，量子密码学将是安全的。 

例如，在 1 月 21 日发表在《高级量子技术》杂志上的一篇论文中，科学家们描述了一项名为“Quick3”的任务，该任务使用光子（光粒子）通过大型卫星网络传输数据。 

相关：专家们对第一个保护量子计算机数据的“实用”算法的主张存在分歧

慕尼黑工业大学量子通信系统工程教授、该论文的合著者托比亚斯·沃格尔 (Tobias Vogl) 在一份《 >声明。 “物理定律不允许提取或复制这些信息。” 

这是因为测量量子系统的行为本身就会改变其状态。

“当信息被拦截时，光粒子会改变它们的特性，”他补充道。 “因为我们可以测量这些状态变化，所以无论未来技术如何进步，任何拦截传输数据的尝试都将立即被识别。”

然而，慕尼黑工业大学的科学家在声明中表示，传统的基于地球的量子密码技术面临的挑战在于长距离传输数据，最大范围仅为几百英里。这是因为光在传播时往往会散射，并且没有简单的方法通过光纤电缆复制或放大这些光信号。

科学家们还尝试将加密密钥存储在纠缠粒子中，这意味着数据本质上在空间和时间上的两个粒子之间共享，无论相距多远。例如，2020 年的一个项目演示了相距 700 英里（1,120 公里）的两个地面站之间的“量子密钥分发”(QKD)。 

然而，当传输光子时，在高于 6 英里（10 公里）的高度，大气层非常稀薄，光不会被散射或吸收，因此信号可以传输更远的距离。     

Quick3系统将涉及以这种方式传输数据的整个系统，包括建造卫星所需的组件。该团队已经在地球上测试了每个组件。下一步将在太空测试该系统，计划于 2025 年发射卫星。

研究小组表示，他们可能需要数百甚至数千颗卫星来建立一个完全运行的量子通信系统。