2022年10月4日，日本信息通信研究機(jī)構(gòu)（NICT）發(fā)布消息稱，NICT、日本電氣株式會社（NEC）、京都大學(xué)、慶應(yīng)義塾大學(xué)，在結(jié)合了量子密碼技術(shù)和秘密共享技術(shù)的量子安全云系統(tǒng)驗證試驗中，成功實現(xiàn)了智能制造領(lǐng)域內(nèi)設(shè)計信息的最優(yōu)化處理、高加密傳輸、分布式存儲。

日本NICT成功完成量子安全云系統(tǒng)相關(guān)試驗

本文主要內(nèi)容及關(guān)鍵詞

1. 簡介：NICT利用量子安全云系統(tǒng)實現(xiàn)下一代激光設(shè)計的最優(yōu)化處理、高加密傳輸和分布式存儲，驗證量子安全云與下一代加速器聯(lián)動在智能制造領(lǐng)域的適用性。

2. 計劃：NICT將建立一種量子安全云技術(shù)，可以安全地存儲需要超長期保密的數(shù)據(jù)。

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機(jī)構(gòu)介紹

日本信息通信研究機(jī)構(gòu)（National Institute of Information and Communications Technology；縮寫：NICT），是隸屬于日本總務(wù)省的國立研究開發(fā)法人,總部位于日本東京都小金井市，下設(shè)電磁波研究所、網(wǎng)絡(luò)研究所、網(wǎng)絡(luò)安全研究所、未來ICT研究所、量子ICT協(xié)創(chuàng)中心等。

01

利用量子安全云系統(tǒng)實現(xiàn)下一代

激光設(shè)計的最優(yōu)化處理、高加密

傳輸和分布式存儲

量子セキュアクラウドシステムを使って次世代レーザー設(shè)計の最適化の処理?高秘匿伝送?分散保管を?qū)g現(xiàn)

1.1 亮點

量子安全云系統(tǒng)是結(jié)合了量子密碼技術(shù)和秘密共享技術(shù)的云系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的安全流通、存儲和使用。該系統(tǒng)與量子計算機(jī)的結(jié)合能提高安全性，使信息無法被篡改或破譯。此外，該系統(tǒng)還可對加密性較高的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，例如金融、制造、交通/物流、管理、化學(xué)等領(lǐng)域的個人信息和企業(yè)信息等。

此次驗證試驗是日本內(nèi)閣府主導(dǎo)的戰(zhàn)略創(chuàng)新計劃（SIP）“利用光和量子的社會5.0實現(xiàn)技術(shù)”（管理機(jī)構(gòu)：量子科學(xué)技術(shù)研究開發(fā)機(jī)構(gòu)）的一部分。在此次試驗中，首次把運用量子計算技術(shù)下一代加速器的下一代激光器（光子晶體激光器）的先進(jìn)設(shè)計信息，使用互聯(lián)網(wǎng)線路在遠(yuǎn)程站點之間進(jìn)行安全傳輸。戰(zhàn)略創(chuàng)新計劃(SIP)是由內(nèi)閣府綜合科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新委員會牽頭、旨在打破部門限制和傳統(tǒng)領(lǐng)域界限從而實現(xiàn)科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新而創(chuàng)設(shè)的國家項目。下一代加速器是期望以高效率執(zhí)行部分計算處理的計算機(jī)，指伊辛機(jī)、門式量子計算機(jī)等。光子晶體激光器是一種內(nèi)置二維光子晶體的發(fā)光型半導(dǎo)體激光器。

NICT稱，此次驗證測試的成功，展示了量子安全云系統(tǒng)在通過量子計算推導(dǎo)最優(yōu)設(shè)計參數(shù)時的適用性，這些參數(shù)是光子晶體激光器的重要設(shè)計信息，有望成為未來智能制造的核心，未來有望應(yīng)用于半導(dǎo)體行業(yè)、汽車行業(yè)等各種制造領(lǐng)域。

NICT稱，為了實現(xiàn)智能制造，也就是利用先進(jìn)技術(shù)把設(shè)計和制造工序數(shù)字化，需要一個高度融合網(wǎng)絡(luò)空間（虛擬空間）和物理空間（現(xiàn)實空間）的系統(tǒng)。此類系統(tǒng)是提高半導(dǎo)體和汽車行業(yè)等制造領(lǐng)域生產(chǎn)率的關(guān)鍵，但其面臨著人力資源短缺和技術(shù)轉(zhuǎn)讓等問題，以及日益規(guī)?；蛷婋[蔽性的網(wǎng)絡(luò)攻擊的風(fēng)險。此外，潛在的威脅也在增加，例如量子計算機(jī)技術(shù)的研發(fā)進(jìn)展迅速，已能夠高速破譯當(dāng)前的密碼。在這種情況下，從經(jīng)濟(jì)安全保障的角度來看，需要有可以安全流通、存儲和利用高價值機(jī)密信息（例如技術(shù)信息和設(shè)計信息）的本地系統(tǒng)，以增強日本制造業(yè)的可持續(xù)競爭力。

1.2驗證測試概述

此次，NEC 、NICT與京都大學(xué)、慶應(yīng)義塾大學(xué)，基于互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建了一個量子安全云系統(tǒng)，用來開發(fā)可安全流通、存儲和使用機(jī)密信息的網(wǎng)絡(luò)空間。目前，京都大學(xué)和慶應(yīng)義塾大學(xué)致力于驗證量子計算技術(shù)在制造領(lǐng)域的適用性。雙方正在合作研究光子晶體激光器的量子優(yōu)化問題，該激光器有望作為未來智能加工的激光光源進(jìn)行普及。京都大學(xué)提供的光子晶體激光器設(shè)計參數(shù)和性能評估程序（相當(dāng)于機(jī)密信息），被傳輸?shù)綉c應(yīng)義塾大學(xué)的下一代加速器內(nèi)進(jìn)行分析。此次構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)，使研究人員可以安全的傳輸數(shù)據(jù)并進(jìn)行秘密共享保管。

NICT稱，光子晶體激光器是日本的特有技術(shù)，可推動目前制造一線所使用激光加工機(jī)的革新，其設(shè)計參數(shù)和分析程序是必須嚴(yán)格保護(hù)的重要技術(shù)信息。在此次驗證試驗中，NEC的線路加密設(shè)備COMCIPHER-Q共安裝在三個地點：NICT、京都大學(xué)和慶應(yīng)義塾大學(xué)。通過使用量子密鑰分發(fā)設(shè)備生成的密鑰，在互聯(lián)網(wǎng)線路上構(gòu)建虛擬加密線路，可以在不同的三個地點之間安全的傳輸數(shù)據(jù)，而無需鋪設(shè)新的專用線路。此外，此次試驗在基地間傳輸?shù)耐瑫r，NICT還連接到東京 QKD 網(wǎng)絡(luò)上形成的秘密共享系統(tǒng)，進(jìn)行了秘密共享保管。

線路加密設(shè)備(COMCIPHER-Q)，是在安防等對安全性要求較高的領(lǐng)域里，使用的線路加密裝置（COMCIPHER（AES）系列）中追加量子密鑰分發(fā)功能的定制產(chǎn)品。通過FPGA實現(xiàn)高速硬件處理的加密/解密功能，得到了低延遲和穩(wěn)定的加密通信。此外，通過軟件添加，還實現(xiàn)了量子密鑰分發(fā)功能。

東京QKD網(wǎng)絡(luò)是NICT 自 2010 年以來一直在東京地區(qū)建設(shè)和運營的量子密鑰分發(fā) (QKD) 網(wǎng)絡(luò)試驗床。NICT引進(jìn)NEC、東芝、NTT-NICT、學(xué)習(xí)院大學(xué)等各機(jī)構(gòu)開發(fā)的QKD設(shè)備，進(jìn)行QKD網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實用化研發(fā)，包括設(shè)備改進(jìn)研發(fā)、長期運行試驗、互聯(lián)互通和網(wǎng)絡(luò)運行測試等；還推動能夠?qū)KD網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)代安全技術(shù)相融合的新型安全應(yīng)用的研發(fā)。

此次驗證試驗的系統(tǒng)配置圖

NICT稱，此次試驗中，驗證了能夠在用戶環(huán)境中運行，包含下一代加速器等優(yōu)秀計算引擎的量子安全云系統(tǒng)，這一試驗未來可以應(yīng)用于各個制造領(lǐng)域，為提高日本制造業(yè)的國際競爭力做出貢獻(xiàn)。

02

合作方分工

NEC：連接量子安全云系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建和運營

NICT：提供秘密共享系統(tǒng)

京都大學(xué)：提供用戶環(huán)境、光子晶體激光器的設(shè)計參數(shù)和性能評估程序

慶應(yīng)義塾大學(xué)：提供用戶環(huán)境；通過下一代加速器執(zhí)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提供優(yōu)化的設(shè)計參數(shù)

量子安全云系統(tǒng)展望圖

03

結(jié)語

NICT稱，將來計劃如下：NEC 將加快量子密碼技術(shù)面向社會應(yīng)用的開發(fā)，并致力于集成量子技術(shù)的先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)的研究；NICT將建立一種量子安全云技術(shù)，可以安全存儲需要超長期加密的數(shù)據(jù)，并將繼續(xù)研發(fā)安全使用數(shù)據(jù)技術(shù)；京都大學(xué)旨在將光子晶體激光器應(yīng)用于智能制造和智能移動領(lǐng)域，并將使用量子技術(shù)、進(jìn)一步提升光子晶體激光器的性能，推進(jìn)社會實踐；慶應(yīng)義塾大學(xué)將根據(jù)本次驗證測試的結(jié)果和SIP成果，著手推進(jìn)研發(fā)下一代加速器的社會實踐。

（全文完）

審核編輯 ：李倩