據悉，在低地球軌道運行的被稱為SOCRATES的微衛星和光學地面站（OGS）之間進行的量子限制通信實驗中，研究人員能夠從衛星上的小型輕量級量子通信發射器檢測通信信號。

該名為SOTA的發射器以每小時7公里的速度從600公里（約37英里）的高度以每秒1000萬比特的速度傳輸激光信號。

上述衛星信息是通過來自位于日本小金井市的OGS進行接收的。這些信號通過1米望遠鏡在OGS處接收，該望遠鏡用于收集所發射的光子并將其引導到量子接收器。同時使用量子密鑰分配（QKD）協議對信息進行了解碼。

這項在國家信息和通信技術研究所（NICT）進行的研究表明，可以用小型、低成本的衛星實現衛星量子通信。SOCRATES是一個重達50公斤的衛星。而該名為SOTA的發射器重6公斤。

由于激光束的發散以及望遠鏡收集光子的孔徑有限，從SOTA傳輸的信號遭受了巨大損失，大多數傳輸的光子在到達接收器之前就已經丟失。另外，許多光子被分散并被大氣所吸收。結果，到達OGS的信號非常弱，每個脈沖平均攜帶少于0.1個光子。

由于這種弱信號不能通過常規光電檢測器來檢測，所以量子接收器使用了光子計數器 - 可以檢測單個光子的極其敏感的檢測器。這樣一來就實現了比傳統的衛星光通信更有效的通信。此外，通過使用每個脈沖具有少于一個光子的信號，量子加密將實現對竊聽的監測。

量子狀態由具有四個光子計數器的接收器區分，其量子誤碼率低于百分之五，表明該技術對衛星對地面激光通信和QKD的適用性。

這項研究表明，長距離通信可以在電力極低的情況下實現，可以為航天探索進行深空光通信提供新的途徑。

研究人員計劃提高傳輸速度以及跟蹤技術的精度。最終目標是通過使用量子密碼學來最大限度地提高從空間到地面的安全密鑰交付。反過來，隨著量子計算機技術的進步，這將使得全球安全通信網絡能夠抵御來自量子計算機的未來潛在的安全威脅。

該研究發表在《Nature Photonics》上。