通过量子计算机发展的稳步进步及其不断提高的性能，未来将有可能破解我们当前的加密过程。为了应对这一挑战，慕尼黑工业大学 (TUM) 的研究人员正在加入一个国际研究联盟，开发加密方法，应用物理定律来防止消息被拦截。为了保障长距离通信，QUICK³ 太空任务将部署卫星。

工程师如何确保通过互联网传输的数据只能由目标接收者读取?目前，我们的数据是用数学方法加密的，这些方法依赖于大数分解是一项艰巨的任务的想法。然而，随着量子计算机能力的不断增强，这些数学代码将来可能不再安全。

量子通信系统工程教授托比亚斯·沃格尔 (Tobias Vogl) 正在研究一种依赖于物理原理的加密过程。“安全性将基于被编码成单个光粒子然后传输的信息。物理定律不允许提取或复制这些信息。当信息被拦截时，光粒子会改变它们的特性。因为我们可以测量这些状态变化，任何拦截传输数据的尝试都将立即被识别，无论未来技术如何进步，”Tobias Vogl 说。

所谓量子密码学的一大挑战在于长距离数据传输。在经典通信中，信息被编码在许多光粒子中并通过光纤传输。然而，单个粒子中的信息无法复制。因此，光信号无法像当前的光纤传输那样被重复放大。这将信息的传输距离限制在几百公里之内。

为了将信息发送到其他城市或大陆，将使用大气结构。在海拔超过 10 公里的地方，大气层非常稀薄，光线既不会被散射，也不会被吸收。这将使使用卫星将量子通信扩展到更远的距离成为可能。

作为 QUICK³ 任务的一部分，Tobias Vogl 和他的团队正在开发整个系统，包括建造量子通信卫星所需的所有组件。第一步，该团队测试了每个卫星组件。下一步将是在太空中测试整个系统。

研究人员将研究该技术是否能够承受外太空条件以及各个系统组件如何相互作用。卫星发射计划于 2025 年进行。然而，要创建一个用于量子通信的总体网络，将需要数百甚至数千颗卫星。

该概念并不一定要求所有信息都使用这种方法来传输，这种方法非常复杂且成本高昂。可以想象，可以实现混合网络，其中数据可以物理或数学方式加密。编码和密码学教授 Antonia Wachter-Zeh 正在致力于开发足够复杂的算法，甚至量子计算机也无法解决它们。

未来，使用数学算法来加密大多数信息仍然足够。量子加密仅适用于需要特殊保护的文档，例如银行之间的通信。