量子技术正在快速发展，它带来的不光是对计算方式的改变，还将对各行各业产生深远的影响。由于美国、中国和欧洲都在大笔投资研究量子通信卫星网络，这一领域的量子变革迟早将会到来。

那么，天基量子技术将如何发挥作用呢？我们可以从奥地利量子光学和量子信息研究所的Rainer Kaltenbaek副教授和其欧洲的同事的工作中得到一个概览。他们为这一领域的未来绘制了蓝图，并阐述了基于太空的量子技术与将使其成为可能的进展。

虽然量子计算和量子通信占据了大部分头条新闻，但Kaltenbaek及其同事指出，其他量子技术也将产生同样令人印象深刻的影响。他们以量子传感器的原子干涉测量为例举例说明其影响。

这些设备可以以前所未有的精度测量卫星在轨道上受到地球引力场微小变化的冲击时的任何运动变化。这些变化是由诸如深海中较冷、密度较高的水流运动、洪水、大陆运动和冰流等因素引起的。

Kaltenbaek及其同事说道。这就是为什么这些类型的量子传感器将为地球观测的新时代铺平道路。这些研究将揭示那些难以观察到的气候变化如何对深海洋流产生影响，以及大陆移动时压力如何变化，并将帮助我们更好地了解地球的地质情况。基于太空的量子传感器将能够更好地监测地球资源，并改善对地震和气候变化的不利影响(如干旱和洪水)的预测。

更好的量子时钟也将变得有影响力。这里的关键技术与其说是保持时间同步的能力，不如说是将这些信息以高精度传输到另一个位置的能力。这种能力将导致太空时钟网络比当今可用的任何东西都要更精确的同步。计时网络已被视为全球导航卫星系统的基础，全球定位系统(GPS)也是很好的例子，更好的计时技术将使地理定位服务更加精确。

但以上这些还只是个开始。一项重要的应用是为可见光创建合成孔径望远镜。这里的想法是记录光波在两个不同位置的到达时间，然后计算其来源的图象，比如一个遥远的恒星。这种技术的分辨率与传统望远镜的分辨率相匹配，由于孔径等于这些点之间的距离，这些点之间的距离可能相距数千公里，因此被称为合成孔径。

这在较长的波长辐射(如无线电波)中早已成为可能。事实上，超大质量黑洞的第一张图象是在2019年使用这种无线电波技术制作的。

但是可见光的波长是以纳米而不是米为单位。这就需要更精确的时间测量来记录它们的到来，而下一代基于太空的量子计时设备应该能够实现这一点。

这类合成孔径望远镜将比我们今天建造的任何望远镜都要灵敏得多，有可能使天文学家能够详细地研究其他恒星周围的行星。基于太空的引力波观测站也将受益，因为它们可以从恒星及其同类天体的碰撞中接收到微弱的信号。

从短期来看，天基量子技术最引人注目的优势将来自安全通信。量子理论的一个著名应用是允许信息在完全安全的情况下传输。2016年，中国发射了世界首颗量子通信卫星“墨子号”，它已经演示了从一个大陆到另一个大陆的安全视频通话。欧洲和美国在这方面远远落后，但应该效仿中国将陆基量子通信网络与太空量子通信网络连接起来，以最终实现全球量子互联网。（编译:Julien）