2022年10月4日，日本信息通信研究機構（NICT）發布消息稱，NICT、日本電氣株式會社（NEC）、京都大學、慶應義塾大學，在結合了量子密碼技術和秘密共享技術的量子安全云系統驗證試驗中，成功實現了智能制造領域內設計信息的最優化處理、高加密傳輸、分布式存儲。

日本NICT成功完成量子安全云系統相關試驗

本文主要內容及關鍵詞

1. 簡介：NICT利用量子安全云系統實現下一代激光設計的最優化處理、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動在智能制造領域的適用性。

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

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機構介紹

日本信息通信研究機構（National Institute of Information and Communications Technology；縮寫：NICT），是隸屬于日本總務省的國立研究開發法人,總部位于日本東京都小金井市，下設電磁波研究所、網絡研究所、網絡安全研究所、未來ICT研究所、量子ICT協創中心等。

01

利用量子安全云系統實現下一代

激光設計的最優化處理、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計の最適化の処理?高秘匿伝送?分散保管を実現

1.1 亮點

量子安全云系統是結合了量子密碼技術和秘密共享技術的云系統，能夠實現數據的安全流通、存儲和使用。該系統與量子計算機的結合能提高安全性，使信息無法被篡改或破譯。此外，該系統還可對加密性較高的數據進行分析和處理，例如金融、制造、交通/物流、管理、化學等領域的個人信息和企業信息等。

此次驗證試驗是日本內閣府主導的戰略創新計劃（SIP）“利用光和量子的社會5.0實現技術”（管理機構：量子科學技術研究開發機構）的一部分。在此次試驗中，首次把運用量子計算技術下一代加速器的下一代激光器（光子晶體激光器）的先進設計信息，使用互聯網線路在遠程站點之間進行安全傳輸。戰略創新計劃(SIP)是由內閣府綜合科學技術創新委員會牽頭、旨在打破部門限制和傳統領域界限從而實現科學技術創新而創設的國家項目。下一代加速器是期望以高效率執行部分計算處理的計算機，指伊辛機、門式量子計算機等。光子晶體激光器是一種內置二維光子晶體的發光型半導體激光器。

NICT稱，此次驗證測試的成功，展示了量子安全云系統在通過量子計算推導最優設計參數時的適用性，這些參數是光子晶體激光器的重要設計信息，有望成為未來智能制造的核心，未來有望應用于半導體行業、汽車行業等各種制造領域。

NICT稱，為了實現智能制造，也就是利用先進技術把設計和制造工序數字化，需要一個高度融合網絡空間（虛擬空間）和物理空間（現實空間）的系統。此類系統是提高半導體和汽車行業等制造領域生產率的關鍵，但其面臨著人力資源短缺和技術轉讓等問題，以及日益規模化和強隱蔽性的網絡攻擊的風險。此外，潛在的威脅也在增加，例如量子計算機技術的研發進展迅速，已能夠高速破譯當前的密碼。在這種情況下，從經濟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密信息（例如技術信息和設計信息）的本地系統，以增強日本制造業的可持續競爭力。

1.2驗證測試概述

此次，NEC 、NICT與京都大學、慶應義塾大學，基于互聯網構建了一個量子安全云系統，用來開發可安全流通、存儲和使用機密信息的網絡空間。目前，京都大學和慶應義塾大學致力于驗證量子計算技術在制造領域的適用性。雙方正在合作研究光子晶體激光器的量子優化問題，該激光器有望作為未來智能加工的激光光源進行普及。京都大學提供的光子晶體激光器設計參數和性能評估程序（相當于機密信息），被傳輸到慶應義塾大學的下一代加速器內進行分析。此次構建的網絡，使研究人員可以安全的傳輸數據并進行秘密共享保管。

NICT稱，光子晶體激光器是日本的特有技術，可推動目前制造一線所使用激光加工機的革新，其設計參數和分析程序是必須嚴格保護的重要技術信息。在此次驗證試驗中，NEC的線路加密設備COMCIPHER-Q共安裝在三個地點：NICT、京都大學和慶應義塾大學。通過使用量子密鑰分發設備生成的密鑰，在互聯網線路上構建虛擬加密線路，可以在不同的三個地點之間安全的傳輸數據，而無需鋪設新的專用線路。此外，此次試驗在基地間傳輸的同時，NICT還連接到東京 QKD 網絡上形成的秘密共享系統，進行了秘密共享保管。

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

東京QKD網絡是NICT 自 2010 年以來一直在東京地區建設和運營的量子密鑰分發 (QKD) 網絡試驗床。NICT引進NEC、東芝、NTT-NICT、學習院大學等各機構開發的QKD設備，進行QKD網絡技術實用化研發，包括設備改進研發、長期運行試驗、互聯互通和網絡運行測試等；還推動能夠將QKD網絡與現代安全技術相融合的新型安全應用的研發。

此次驗證試驗的系統配置圖

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

02

合作方分工

NEC：連接量子安全云系統的網絡的構建和運營

NICT：提供秘密共享系統

京都大學：提供用戶環境、光子晶體激光器的設計參數和性能評估程序

慶應義塾大學：提供用戶環境；通過下一代加速器執行結構優化，提供優化的設計參數

量子安全云系統展望圖

03

結語

NICT稱，將來計劃如下：NEC 將加快量子密碼技術面向社會應用的開發，并致力于集成量子技術的先進網絡的研究；NICT將建立一種量子安全云技術，可以安全存儲需要超長期加密的數據，并將繼續研發安全使用數據技術；京都大學旨在將光子晶體激光器應用于智能制造和智能移動領域，并將使用量子技術、進一步提升光子晶體激光器的性能，推進社會實踐；慶應義塾大學將根據本次驗證測試的結果和SIP成果，著手推進研發下一代加速器的社會實踐。

（全文完）

審核編輯 ：李倩