你可能听说过量子力学，那么量子通信呢？量子力学这是一门研究微观世界的物理学，它揭示了一些我们平常难以想象的现象，比如不确定性、重叠、纠缠等。这些现象虽然很奇妙，但是并不是只存在于理论或实验室里，它们也可以用来实现一些非常有用的技术，比如量子计算、量子暗号、量子网络等。今天我们就来聊聊量子网络中的一个重要分支：天基量子通信。
什么是天基量子通信呢？简单来说，就是利用量子力学的原理，在地面和空间之间进行安全、高效、可靠的信息传输。你可能会问，为什么要在地面和空间之间通信呢？这是因为我们现在的信息社会越来越依赖于卫星技术，比如导航、遥感、气象、通信等等。卫星可以覆盖地球上任何一个角落，为我们提供各种各样的服务。但是，卫星也有一个很大的问题，那就是安全性。卫星和地面之间的通信信号很容易被窃听或干扰，这就给我们的国家安全和个人隐私带来了很大的威胁。为了解决这个问题，我们需要一种更加安全的通信方式，而量子暗号就是一个很好的选择。
量子暗号是一种利用光子等量子粒子携带信息，并利用量子力学的不确定性和纠缠等特性保证信息安全性的技术。它有两个主要的优点：一是无条件安全，也就是说即使对方拥有无限强大的计算能力和窃听能力，也无法破解或篡改信息；二是自检测，也就是说如果有人试图窃听或干扰信息，发送者和接收者都能立刻发现，并采取相应的措施。这些优点使得量子暗号在保密通信方面具有无可比拟的优势。
那么，如何实现天基量子通信呢？目前有两种主要的方法：一种是利用光纤，在地面上建立量子网络，并通过光纤将地面上不同地点的用户连接起来；另一种是利用卫星，在空间上建立量子网络，并通过卫星将地面上不同地点或不同国家的用户连接起来。这两种方法各有优缺点：光纤方式可以实现高速、稳定、低损耗的通信，但是受到距离和地形的限制；卫星方式可以实现远距离、全球覆盖、跨国界的通信，但是受到大气和太阳活动等因素的影响。因此，最理想的情况是将两种方式结合起来，形成一个完整的天基量子网络。
目前，世界上已经有多个国家和机构在进行天基量子通信的研究和试验，其中我国取得了举世瞩目的成就。
我国是世界上第一个成功发射量子卫星的国家，也是第一个建成跨省跨市的量子保密通信干线的国家。2016年8月，“墨子号”量子卫星在酒泉卫星发射中心成功发射，开启了人类探索空间量子通信的新篇章。2017年9月，“京沪干线”量子保密通信网络正式开通，总长超过2000公里，是目前世界上最远距离的基于可信中继方案的量子安全密钥分发干线。2021年1月，我国科研团队成功实现了跨越4600公里的星地量子密钥分发，标志着我国已成功构建出天地一体化广域量子通信网络。
这些成果不仅展示了我国在量子科学和技术领域的创新能力和领先地位，也为未来实现覆盖全球的量子保密通信网络奠定了科学与技术基础。天基量子通信有着广阔的应用前景，可以为政务、金融、军事、外交等领域提供高效、安全、可靠的信息传输服务。例如，在政务方面，天基量子通信可以用于保护政企专网基础设施及其服务的安全性；在金融方面，天基量子通信可以用于保护客户信息、支付结算、资金交易等重要金融场景的安全性；在军事方面，天基量子通信可以用于保护战略指挥、战场信息、武器控制等重要军事场景的安全性；在外交方面，天基量子通信可以用于保护外交秘密、跨国合作、国际组织等重要外交场景的安全性。
天基量子通信是一项具有革命性意义的技术，它将为人类社会带来更高层次的信息安全和更广泛的信息服务。中国在此方面正引领世界！
