迷你衛星降低成本  可望將量子通訊帶入太空

編譯／高晟鈞

來自耶拿、維爾茨堡和波茨坦的研究人員成功開發了迄今為止最小的迷你衛星，成功地將高度安全的量子通信帶入高空。

量子通訊使用量子金鑰分發來實現完全保密，糾纏光子在傳出與接收單元中發送，以產生用於資料加密的安全量子金鑰。這種糾纏光子在地面上可以透過多種方式實現，像是光纖網路；但最大距離限制通常在200公里以內，因為量子金鑰無法在光纖內輕易增強。

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量子通訊對於能夠覆蓋更遠距離，乃至全球網路的需求很高，其中一種解決方案是在太空中使用衛星，但傳統衛星造價昂貴、體積龐大。

「CubeSat」微型衛星

研究團隊開發的CubeSat微型衛星，尺寸只有20 x 20 x 40公分，是同類型系統中體積最小的。對於將技術投往太空而言，「一克重量一克金」，載體的體積越小、越輕越好，而這種緊湊的設計為太空量子通訊提供了至關重要的優勢。

CubeSat衛星的目標是在飛越近地球軌道時，向慕尼黑的耶拿與上普法芬霍芬兩個相距300公里的地面站發送長度為256位元的安全量子金鑰。此金鑰長度可作為高安全模組中的主金鑰，進而確保金融業或政府機構等敏感領域的資料主權。

CubEink系統的組件與功能

由CubeSat衛星與地面站組成的CubEink系統，除了兩台基於SPACEOPTIX現成技術的望遠鏡外，還包括了精細指向組件（FPA）、光纖耦合器和粗略指向組件 （CPA）組成。光束透過壓電驅動傾斜鏡進行精確轉向，並透過 CPA 中的兩個可旋轉楔形棱鏡進行指向，使光束傾斜最多 11 度，可以準確地指向地面站。

另外，CubEniK還使用手掌大小、適合太空飛行的光子源，在衛星飛越期間，每秒能產生數百萬個糾纏光子對，避免大氣衰減現象將高度安全地密鑰傳輸到地面站，實現了安全通信。

資料來源:Innovation

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