文章来源：techxplore网站
编译：潜行 小智
techxplore网站2022年5月25日报道，美国佛罗里达大西洋大学(FAU)、Qubitekk量子技术公司及美国L3哈里斯公司合作为美国空军开发首个基于无人机的移动量子通信网络，以帮助无人机无缝穿行在建筑物、恶劣天气及地形之间并迅速适应不断变化的环境。
图 左起：FAU 研究生 Anthony Davis；华纳 A. 米勒博士；和合作者 Pedram Nimreezi 站在大型无人机的后面，其中包括一个地面站、激光和光纤网络。
一、需求分析
网络攻击行为可使银行和推特账户被黑、造成恶意断电、医疗记录被篡改等，威胁着国家的正常运行及金融、能源、社会和基础设施安全。量子物理学是的使用将大幅提升网络安全，基于无人机的移动量子通信网络是量子物理学用于网络安全的一种形式。
二、基于无人机的移动量子通信网络组成及功能
基于无人机的移动量子通信网络将包括一个地面站、无人机、激光器和光纤，用于共享量子加密信息。
量子分布提供了一种安全的通信方法，以保证安全的方式，实现共享方之间的信息交换。这种现象涉及到一对相互关联的光粒子或光子粒子，它们的产生方式使得每个粒子的单个量子态是不确定的，但即使它们彼此相距很远，测量一个粒子的行为也还会立即决定测量另一个粒子的结果。量子力学使两个物体在很远的距离内立即影响彼此的行为，就如同两者通过一个神秘的通信通道相连。佛罗里达大西洋大学计划在无人机中加入量子存储器，以便它们能够进行纠错、中继和存储信息。该大学对该项目的贡献及其学生对该技术的参与类似于使用光纤和共同传播的波长穿过细针的眼睛，其中包括单光子水平的近红外或不可见光束。纠缠单光子源是通过将激光聚焦在特殊的非线性晶体上，然后处理“下转换”光子束产生的。光学对准系统使用倾斜的镜子将光子直接引导到它们需要去的地方。单个光子从源无人机一个接一个地传播到另一个无人机以进行安全通信。便携式量子通信无人机可在有争议的环境中进行安全通信。该网络项目正在引领美国努力交付第一个基于无人机的移动量子网络，以在建筑物、恶劣天气和地形周围快速、无缝、机动地适应不断变化的环境。例如，在战争中，这些无人机将提供一次性密钥来交换关键信息，情报人员和敌人将无法拦截这些信息。在竞争环境中，便携式量子通信无人机系统的安全通信潜力代表着空军未来的重要能力。
三、项目研究团队及研究进展
佛罗里达大西洋大学与Qubitekk量子技术公司受美国国防部长办公室委托开发该项目。Qubitekk量子技术公司是制造纠缠光子源和其他用于联网量子处理器和传感器等硬件的行业领先者。L3哈里斯公司则自2019年以来一直参与该项目的研究。
目前，研究团队正在与美国空军合作，将学术界（包括伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）、政府和工业界的专业知识与未来的潜力相结合，以利用更大的空中平台以及其他地面和海上平台。
美国佛罗里达大西洋大学米勒（Miller）教授近期获得了Qubitekk量子技术公司价值150万美元合同。该合同代表了两种技术发展的新阶段。对量子通信而言，这是朝着创建最终将跨越全球（包括太空）的防黑客量子通信网络迈出的重要一步。对无人机而言，该通信网络将帮助无人机成为空军执行各种任务和能力的主力军，是一个有重要意义的里程碑，量子通信和无人机系统在这个项目中的结合代表了空军为军人建立可现场使用的量子系统所做出努力中的一个重要进展。
四、项目的未来发展
该项目技术不仅可应用在无人机或机器人上，最终还将在建筑物和卫星上开辟一条自由空间光学链路，以应用这种安全通信技术。
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