NICT、超小型衛星による量子通信の実証実験に成功

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情報通信研究機構(NICT)は2017年7月11日、超小型衛星と地上局との間での量子通信の実証実験に世界で初めて成功したと発表した。

今回の実験では、50kg級の超小型衛星「SOCRATES」に搭載した衛星搭載用小型光通信機器(SOTA)から、2つの偏光状態に0と1のビット状態をランダムに符号化した信号を、10メガビット/秒で東京小金井市にあるNICT光地上局に送信。地上局では、口径1mの望遠鏡でSOTAからの信号を受光し、さらに量子受信機まで導波してビット情報を複合した。

今回の実験で地上局に届いた信号は、パルス当たり平均0.1光子という微弱なエネルギーしか含まれていない。NICTではこのような微弱信号を低雑音で検出できる量子受信機と、微弱な光子検出信号から直接衛星/地上局間で時刻同期と偏光軸整合を確立する技術を開発。50kg級の超小型衛星による量子通信の実証に世界で初めて成功した。

今回実証された技術は、従来の衛星光通信よりさらに高効率の通信や情報漏えいを防ぐ量子暗号の基盤技術になり得るという。また、より低コストの軽量/小型衛星での衛星量子通信を可能にする。

近年取り組みが活発になってきている衛星コンステレーション(多数の衛星を連携させて通信網などを形成する)では、短時間で大量を情報を安全に地上まで送信する技術が必要だが、従来の電波やマイクロ波はすでに周波数帯が逼迫しており、通信容量の拡大には限界がある。これに対してレーザーを使用した衛星光通信は、広い周波数帯を持ち電力効率の高い伝送ができるために、衛星通信網を支える技術として期待されている。

NICTでは今後、さらなる光子伝送の高速化と衛星の補足追尾技術の高精度化によって、衛星/地上間での量子暗号の実現を目指す。また、最終的には衛星コンステレーション上での安全な鍵配送や大容量通信の実現を目標としている。

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