来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2017/9/27 15:56:03
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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

 

该篇开放获取综述发表于《npj-量子通讯》,阅读全文Progress in satellite quantum key distribution

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Progress in satellite quantum key distribution

 
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