【東芝】グローバル規模の量子暗号通信の実現に向けた「大規模量子鍵配送ネットワーク制御技術」と「量子鍵配送高速化技術」を開発－量子暗号通信の大規模化と高速化によるセキュア通信サービスの適用範囲拡大へ－

2024年9月6日
株式会社　東芝


グローバル規模の量子暗号通信の実現に向けた
「大規模量子鍵配送ネットワーク制御技術」と「量子鍵配送高速化技術」を開発
－量子暗号通信の大規模化と高速化によるセキュア通信サービスの適用範囲拡大へ－

概要
　当社は、グローバル規模の量子暗号通信に不可欠となる、効率的かつ高速な量子鍵配送技術を開発しました。量子鍵配送ネットワークは、鍵の管理や配送経路の制御を行う「鍵管理レイヤ」と、実際に量子鍵を配送する「量子レイヤ」によって構成されますが、今般当社は、鍵管理レイヤにおいて効率的な鍵配送制御を行う「大規模量子鍵配送ネットワーク制御技術」および量子レイヤにおいて高速な鍵配送を実現する「量子鍵配送高速化技術」の開発に成功し、その有効性を実証しました。
　これらの量子鍵配送の大規模化・高速化技術を適用し量子鍵配送ネットワークを構築することで、より広い範囲で、より高速・大容量な量子暗号通信を実現できるようになります。
　量子鍵配送ネットワークは、多数の量子鍵配送システムによって構成されるネットワーク上の任意の拠点間で、安全な暗号通信を行うための量子鍵を共有するプラットフォームです。「鍵管理レイヤ」による制御のもと、適切な拠点を経由して鍵リレーを行うことにより、量子鍵配送システムで直結されない拠点間での量子鍵の共有も可能となります（図１）。今般開発した「大規模量子鍵配送ネットワーク制御技術」は、鍵管理レイヤにおいて、各拠点による自律的な暗号鍵データ転送制御機能と、集中管理サーバによる量子鍵配送・蓄積量の最適化制御機能とを組み合わせて、ネットワーク内で共有される量子鍵を最適に配分しながら効率的な鍵配送を実現します。また、「量子鍵配送高速化技術」は、量子レイヤにおいて、新たに開発した光波長多重化装置により、複数の量子鍵配送システムからの鍵配送を一式の光ファイバー上で実現することで、鍵配送速度を向上し大容量化を可能にするものです。
　「大規模量子鍵配送ネットワーク制御技術」では、模擬的な量子鍵配送ネットワーク（16拠点）を構築して、最適な鍵配送が行われることを実証しました。また、「量子鍵配送高速化技術」では、3式の量子鍵配送システムを束ねたシステムを構築し、45kmのファイバーを用いた実験室環境で動作させ、鍵配送速度の向上を確認しました(*1)。1式で動作させた場合の速度は約0.9Mbpsのところ、3式を束ねることで約2.3Mbpsまで向上しました。
　当社は、本研究開発の技術と内容の詳細を、9月2日～6日に開催された量子暗号に関する世界的な国際会議であるQCrypt 2024（14th International Conference on Quantum Cryptography）で発表しました。
　なお、本研究開発の一部は、総務省によるICT重点技術の研究開発プロジェクト「グローバル量子暗号通信網構築のための研究開発（JPMI00316）」によって実施されました。