在国际间谍活动大行其道的日子里，间谍和他们的手下经常通过编码信息进行交流。每个人都有一个相同的记事本，记事本上有加密密钥，用于对他们的公报进行编码和解码。每次传输后，密钥都会被销毁，使这些信息几乎无法解密。
这对人类演员来说效果很好，他们可以在分道扬镳之前秘密会面领取钥匙。对于需要通过不安全通信通道接收密钥的计算机来说，这要困难得多。因此，大多数计算机都依赖于算法，这些算法对于未经授权的用户来说需要很长的时间才能破解，但如果通过所谓的暴力来应用足够的计算能力，这些算法可能会被破解。
量子物理学的帮助
量子物理学可能提供更好的选择。在传统的射频通信中，二进制数据通过改变其幅度、频率或相位在无线电波上进行编码。量子方法对单个光子的数据进行编码，通常基于其偏振。安全性来自于这样一个事实：在量子世界中，测量一个粒子状态的行为改变了这个状态。此外，量子物理学的一个基本原理“不可克隆”定理断言，一个未知状态不可能完全复制。因此，任何试图秘密截取或再现信息的企图都将失败。
例如，想象一个投手投掷一个在空中飞行时旋转的球。接球手可以确定接球时的旋转方向。一个看不见的闯入者可以尝试先接住球，甚至可能发送一个假版本，但这样做会改变旋转和到达时间，差异会被发现。现在，假设球是单光子。自旋可用于对二进制数据进行编码，该数据可用于生成仅由发送方和接收方共享的唯一加密密钥。然后，此密钥可用于加密和解密后续消息。
安全QKD
航空航天部门一直在研究这种称为量子密钥分配（QKD）的技术是否可以用于与国家安全航天器建立安全通信。”云平台和架构部的乔舒亚•斯托默（Joshua Stoermer）说：“我们的目标是评估QKD在天基作战中的可行性和性能，其中通信双方是天基光发射机，或者是天基接收机，或者是固定的地面接收机。”
穿过大气层跟踪单个光子可能听起来牵强的想法，但技术是指日可待。“我们已经建模和模拟太空对地QKD并表明这是可能的，” Stoermer说，而事实上，中国已经展示了空间对地QKD，他指出。尽管如此，检测单个光子是不容易的任务。“你失去了你的光子的数量级，从刚刚的光束扩展，那么你需要检测单光子，它使您接收！你的过滤器宽度必须极其狭窄你的时间需求是完美的，否则，你只是要检测背景光子，”他解释说。
实验室中的QKD
研究小组最近组装了一个测试台，将商用现货（COTS）组件与定制控制器结合起来。”理想情况下，我们会有一个源，每个脉冲传输一个单光子，”斯托默解释说；然而，单光子源在COTS世界并不容易获得。相反，研究小组使用弱相干源（二极管激光器）并对脉冲进行选通，平均每个脉冲发射一个光子。这项技术需要更多的工作，但是，斯托默说，“我们可以实现与单光子源相同的安全性（数学上）。”
该小组已经在实验室里几乎完成了概念验证实验，并计划进行一系列地对地实验，发射器和接收器将位于不同的位置。在那之后，研究小组将进行空对地或空对空实验。斯托默说，这些努力将在一次与立方体卫星的天基QKD演示中达到高潮，无论是空间对地还是空间对空间。
最终，这些调查的结果将有助于航空航天指导客户在空间实施QKD的实际工程考虑。