从地面上，研究人员测量了来自卫星并穿过地球引力势和湍流大气的激光信号。（来源：地球，Google；卫星，ESO）与机构外的同行不同，德国马克斯·普朗克研究所的研究人员表示，他们找到了通往大规模安全通信网络的更简单途径。他们证明，通过对现有技术进行少量修改，就可以通过卫星将量子信息分发到地球上的各个地点。许多艰巨且昂贵的努力都集中在开发新技术来实现这一目标，但这项发表在《Optica》杂志周四的研究发现，现有卫星技术被推向其极限，可以发送量子信息——这是它们最初并非为之设计的功能。他们表示，在未来几年内，能够分发量子密钥的卫星可能会投入使用，从而为更安全的网络打下基础。
西班牙光学地面站的景象。（来源：马克斯·普朗克科学光研究所）原则上，加密很简单：一个随机数充当密钥，让发送者对消息进行乱码化，接收者使用这个数字进行解乱码。困难之处在于，在不被第三方截获的情况下将密钥发送给双方。现代加密依赖于“复杂性假设”，该假设认为破解加密的工作量如此之大，以至于没有人能够成功破解。马克斯·普朗克科学光研究所量子信息处理小组负责人 Christoph Marquardt 表示，量子加密方法“基于物理本身”，可以被证明——而不是假设——是安全的。其基本物理原理是叠加——量子粒子可以在同一时间处于两种不同的状态，直到粒子被探测到。因此，随机数密钥直到接收者查看光子后才确定。这个过程的关键在于，接收者会随机地使用两种可能的探测器之一来查看光子，这两种探测器在它们期望看到的粒子状态上有所不同。接收者会告知发送者每个光子使用了哪个探测器，发送者会告知接收者这与初始光子偏振的比较情况。在此过程结束时，双方都会拥有一个可以通过统计分析来检测窃听迹象的密钥。假设分析结果正常，双方就可以保证安全。Marquardt 的团队已经证明，通过修改以提高精度，在不久的将来可以通过卫星分发完整的量子密钥。
发送到地球静止卫星的激光信标的红外图像。（来源：马克斯·普朗克科学光研究所）用于分发量子密钥的技术已经通过光纤通信商业化应用，但有一个主要缺点：信号在通过玻璃光纤时会衰减，以至于“几百公里后，基本上没有信号能到达另一端，”滑铁卢大学量子计算研究所的 Norbert Lütkenhaus 说。为了规避这个问题，Marquardt 的团队探测了距离地球表面 38000 公里的地球静止卫星发出的激光。尽管总体距离远得多，但这段旅程的大部分是在太空真空中进行的，没有材料干扰信号，除了地球大气层，其中大部分在地球表面 15 公里以内。尽管量子密钥分发在理论上是“不可破解的”，新加坡量子技术中心的 Alexander Ling 警告说，“任何加密方案在纸面上都可以是安全的，但你必须非常小心实施……硬件可能存在后门或侧信道，即使没有恶意攻击者，你也可能因为粗心而将信息泄露到环境中。” 尽管如此，量子密钥似乎是加密不可避免的下一步。Marquardt 使用的方法仍然依赖于当前的随机数生成（基于数学复杂性），但能够通过纠缠来分发量子密钥（保证真正的随机性）的技术正在许多研究中与量子密钥分发同步开发。“这已经不再是技术问题了。更多的是一个市场需求问题，以及人们是否愿意为此付费，” Ling 说。
