東芝の技術力

20年以上の研究開発により培った、先駆的な技術と高度な専門知識

東芝は、欧州研究所傘下のケンブリッジ研究所で2003年に量子暗号についての研究を始めました。それ以来、多くの顕著な世界初となる技術を実証してきました。私たちは、最初に2004年に100kmを超える光ファイバー上の量子鍵配送を実現、2010年に鍵配送速度は1Mbit/秒を超え、2017年には10Mbit/秒を超える速度を達成しました。

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東芝の量子暗号通信(QKD)システムは今日利用可能な最長の距離間で作動します。また、東芝のツインフィールドQKDは、500kmを超えるQKDシステムの運用距離を可能にします。将来には、量子中継器技術に基づいたもつれを利用して、さらに長い距離が可能になります。

私たちは、これらの技術蓄積と経験によって量子暗号通信(QKD)技術の主要なリーダーとして、差異化する最先端技術および製品を作り上げることができました。東芝は、高性能な量子暗号通信(QKD)を生み出す技術の先駆者です。

高速鍵配送

東芝は、10kmのファイバー距離で13.7Mb/秒という今日の量子暗号通信(QKD)システムで最も高速で連続的な量子鍵配送を達成しました。これは光子信号の高速検出技術や、秘密鍵の高速信号後処理方式によるものです。

長距離鍵配送

東芝は、最長240kmの光ファイバーリンクでの鍵配送実用性を実証しました。これは冷却剤を使用せずに熱電冷却したアバランシェフォトダイオード(APD)を使い達成したものです。

さらに、私たちは、リンク範囲を500km以上に延長可能にする、ツインフィールドQKDと呼ばれる新しいプロトコルを発明し実証しました。これは、東京、名古屋、大阪のような都市の間の安全なリンク構成において、都市間の光ネットワークで送信される機密データの保護を可能にします。

ツインフィールドQKDでは、光パルスをファイバーの両端から中央に送り、そこで光子を検知します。従来のシステムは伝送距離を延ばすためにデイジーチェーン構成にし、その中継地点のセキュリティを確保する必要があります。対照的に、ツインフィールドQKDでは中央の検知部に物理的なセキュリティは必要ありません。例えば、東京にある銀行は、従来の光ファイバーネットワークを使い大阪にあるデータ・センターに機密情報を安全に送信することができます。

多重化(データとQKD信号の重ね合わせ)

量子暗号通信(QKD)システムの社会実装において、非常に弱い量子信号を送信するための専用ファイバーが必要とされ、これが導入を妨げる要因のひとつとなっていました。東芝は、波長分割多重化方式で最適化された波長を使い、非常に弱い量子信号と現在普及している100Gb/sの光通信信号を同一ファイバー上で送信することに成功しています。実際に100kmを超えるファイバー上で200Gb/sの帯域幅で作動するQKDシステムを実証しています。このことは、高帯域データ通信基盤へ将来QKDおよび他の量子光通信技術を統合することが可能であることを示唆し、それにより幅広い社会実装が可能となります。

OKDネットワーク技術

東芝の暗号鍵管理ソフトウェアは、欧州電気通信標準化機構(ETSI)において標準化されたRESTベースのインターフェースを利用して、暗号鍵をユーザーに提供します。

信頼性、安定性、使い易さ

私たちは、挑戦的な稼働状況下においてもユーザーの介在を必要とせずにシステムが連続的に鍵配信を行う能動安定化技術に取り組んできました。これは、ファイバーの環境温度変化によって誘発されるシステム側の再調整を不要とするものです。

また、システムの立上げを自動化し、簡単なターンキーオペレーションとしました。ユーザーはプログラミングインターフェースから暗号鍵へアクセスが可能です。

東芝のQKDシステムの信頼性と安定性はこれまで多くのトライアルで実証されました。例えば、仙台におけるゲノム伝送の実証試験では、停電による停止及び新しいソフトウェアを導入するための休止を除き、3年間に渡り連続稼働しています。

信頼性、安定性、使い易さ

証明されたセキュリティ

東芝のQKDシステムは、量子コンピューターを含むあらゆるタイプの攻撃に対して安全であることが証明されているBB84プロトコルを効率的に実装しています。

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