Højhastigheds kvantekryptografisk kommunikation med nøgledistributionshastigheder på over 10 Mbps

Toshiba og Tohoku Medical Megabank Organization ved Tohoku University har med succes anvendt højhastigheds kvantekryptografiske kommunikationsteknologier udviklet på Toshiba og Toshiba Research Europes Cambridge Research Laboratory for at opnå verdensførste kvantekryptografikommunikation ved en måneds gennemsnitlig nøgledistributionshastighed på over 10 Mbps over installerede optiske fiberlinjer.

Virksomhederne konstruerede en applikation til datatransmission via optiske fiberlinjer, som kombineret med højhastigheds kvantekryptografi kommunikationsteknologier demonstrerede praktiske nøgledistributionshastigheder selv i et virkeligt miljø. Virksomhederne konstruerede og drev desuden et trådløst sensornetværk, der løbende overvåger installerede fiberoptiske linjer, og afklaret sammenhængen mellem karakteristiske ændringer i optisk fiber på grund af variationer i vejret året rundt, vibrationer, og andre faktorer og ydeevneegenskaberne for kvantekryptografisk kommunikation. Dette er et betydeligt fremskridt hen imod den praktiske anvendelse af højhastigheds kvantekryptografikommunikation. Detaljer om denne teknologi og demonstration blev præsenteret på QCrypt 2018, afholdt i Shanghai, Kina den 27.-31. august 2018.

I dagens IoT-æra, fortrolige oplysninger såsom medicinske data og finansielle transaktioner udveksles via netværk, så kryptografiske kommunikationsteknologier kræver meget høje sikkerhedsniveauer. I kvantekryptografi kommunikation, en bit information transmitteres og modtages som en enkelt foton af lys. Aflytning ændrer fotonernes tilstand og kan dermed detekteres pålideligt. Kvantekryptografi-kommunikation er derfor garanteret sikker mod enhver aflytning og dekryptering, inklusive det ved kvantecomputere, og forventes derfor at blive introduceret i kommunikationsapplikationer såsom fortrolige data backups og medicinske datatransmissioner, osv. Dog praktiske anvendelser, der inkorporerer kvantekryptografikommunikation, vil kræve udvikling af systemer, der inkorporerer eksisterende datakommunikationsinfrastruktur ved hjælp af optiske fiberlinjer, samt demonstrationer af, at sådanne systemer kan fungere stabilt over lange perioder.

I et fælles forskningsprojekt, Toshiba og ToMMo har anvendt højhastigheds kvantekryptografiske kommunikationsteknologier udviklet på Toshiba og Toshiba Research Europes Cambridge Research Laboratory til at udvikle et system, der er blevet introduceret i applikationer, der transmitterer genomanalysedata og til at udføre feltdemonstrationseksperimenter. I disse forsøg, kvantekrypteringsenheder blev introduceret på Toshiba Life Science Analysis Center (Minamiyoshinari, Aoba-ku, Sendai) og hos ToMMo (Seiryo-machi, Aoba-ku, Sendai), og kommunikation blev udført over dedikerede installerede optiske fiberlinjer mellem stederne, en afstand på cirka 7 km.

Virksomhederne udviklede og inkorporerede også et system til styring af distribuerede kryptografiske nøgler sammen med datakrypteringssoftware, der fungerer i koordinering med dette system. Systemet krypterede og transmitterede genomanalysedata mellem de to steder ved hjælp af disse kvantekryptografiske kommunikationsteknologier. Systemet stabiliserede kontinuerligt hastigheden af ​​kvantenøgledistribution og opnåede en gennemsnitlig nøgledistributionshastighed på 10,2 Mbps i kontinuerlige operationer, der varede over en måned. Dette er en verdensførste demonstration af kvantekryptografisk nøgledistribution ved hastigheder på over 10 Mbps i et virkeligt miljø.

Desuden, indførelse af et trådløst sensornetværk i de ovennævnte installerede optiske fiberlinjer tillod måling af miljøudsving uden for kommunikation, såsom variationer i optiske fibres vibrationer året rundt på grund af faktorer som temperaturændringer, Regn, snedække, stærk vind, og jordskælv, afklare deres forhold til kvantekrypteringskommunikationsydelse.

Toshiba vil fortsætte med at forfølge operationelle feltforsøg og lignende med henblik på praktiske anvendelser af kvantekryptografiteknologi på forskellige områder og anvendelsesområder, herunder medicinsk, finansiel, og kommunikationsinfrastruktur. ToMMo vil fortsætte med at fremme brugen af ​​sikre og sikre IKT-teknologier til at realisere fremtidig medicinsk behandling baseret på genomisk information.