9、量子计算在卫星及卫星图像处理中的应用

量子计算在卫星及卫星图像处理中的应用

1. 引言

在空间研究领域，意大利帕多瓦大学的Paolo Villoresi团队开创了一种简单的量子方法，即在常规卫星上安装反射器和其他基础设备，成本较低。研究发现，从现有卫星反射回地球的光子能保留其量子态，且接收误差率低，可用于量子密码学。

目前，卫星通过感应地球表面各种物体反射或发射的辐射来获取地球特征信息，在自然资源管理、灾害管理、城市规划、精准农业等诸多现实问题的解决上具有巨大潜力。卫星最初仅用于国防目的，如今已广泛应用于通信、导航、气象监测等领域，成为人类生活不可或缺的一部分。卫星持续绕地球运行，收集地表照片并产生海量数据，而用传统计算机分析这些数据耗时久，影响对地球表面实时监测。

量子计算机运算速度远超现有超级计算机，在运行自然灾害模型、改善天气预报模型以及辅助人工神经网络和机器学习技术从海量数据中提取相关信息等方面具有重要作用。

2. 卫星

2.1 卫星定义与分类

卫星是在太空中沿固定轨道绕地球运行的人造飞行器或平台，搭载特定应用的传感器和仪器。卫星可按搭载载荷和轨道分类：
- 按轨道分类 ：
- 太阳同步轨道卫星 ：能在固定当地太阳时间拍摄地球特定位置，多数遥感/地球观测卫星采用此轨道，所拍图像适合研究时间变化。太阳同步轨道属于极地轨道，但并非所有极地轨道都是太阳同步轨道。
- 地球静止轨道卫星 ：在地球赤道轨道运行，与地球同步，始终位于地球特定区域上方，通信和气象卫星多采用此轨道。
- 按