2022年10月4日，日本信息通信研究機構（NICT）發(fā)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(tǒng)驗證試驗中，成功實現(xiàn)了智能制造領域內(nèi)設計信息的最優(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)相關試驗

本文主要內(nèi)容及關鍵詞

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(shù)據(jù)。

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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(fā)法人,總部位于日本東京都小金井市，下設電磁波研究所、網(wǎng)絡研究所、網(wǎng)絡安全研究所、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)是結合了量子密碼技術和秘密共享技術的云系統(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(tǒng)還可對加密性較高的數(shù)據(jù)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(yè)信息等。

此次驗證試驗是日本內(nèi)閣府主導的戰(zhàn)略創(chuàng)新計劃（SIP）“利用光和量子的社會5.0實現(xiàn)技術”（管理機構：量子科學技術研究開發(fā)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(lián)網(wǎng)線路在遠程站點之間進行安全傳輸。戰(zhàn)略創(chuàng)新計劃(SIP)是由內(nèi)閣府綜合科學技術創(chuàng)新委員會牽頭、旨在打破部門限制和傳統(tǒng)領域界限從而實現(xiàn)科學技術創(chuàng)新而創(chuàng)設的國家項目。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，指伊辛機、門式量子計算機等。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最優(yōu)設計參數(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(yè)、汽車行業(yè)等各種制造領域。

NICT稱，為了實現(xiàn)智能制造，也就是利用先進技術把設計和制造工序數(shù)字化，需要一個高度融合網(wǎng)絡空間（虛擬空間）和物理空間（現(xiàn)實空間）的系統(tǒng)。此類系統(tǒng)是提高半導體和汽車行業(yè)等制造領域生產(chǎn)率的關鍵，但其面臨著人力資源短缺和技術轉(zhuǎn)讓等問題，以及日益規(guī)?；蛷婋[蔽性的網(wǎng)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(fā)進展迅速，已能夠高速破譯當前的密碼。在這種情況下，從經(jīng)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(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、慶應義塾大學，基于互聯(lián)網(wǎng)構建了一個量子安全云系統(tǒng)，用來開發(fā)可安全流通、存儲和使用機密信息的網(wǎng)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(yōu)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(shù)和性能評估程序（相當于機密信息），被傳輸?shù)綉c應義塾大學的下一代加速器內(nèi)進行分析。此次構建的網(wǎng)絡，使研究人員可以安全的傳輸數(shù)據(jù)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(shù)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(fā)設備生成的密鑰，在互聯(lián)網(wǎng)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(shù)據(jù)，而無需鋪設新的專用線路。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)絡上形成的秘密共享系統(tǒng)，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(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)絡是NICT 自 2010 年以來一直在東京地區(qū)建設和運營的量子密鑰分發(fā) (QKD) 網(wǎng)絡試驗床。NICT引進NEC、東芝、NTT-NICT、學習院大學等各機構開發(fā)的QKD設備，進行QKD網(wǎng)絡技術實用化研發(fā)，包括設備改進研發(fā)、長期運行試驗、互聯(lián)互通和網(wǎng)絡運行測試等；還推動能夠?qū)KD網(wǎng)絡與現(xiàn)代安全技術相融合的新型安全應用的研發(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用于各個制造領域，為提高日本制造業(yè)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(tǒng)的網(wǎng)絡的構建和運營

NICT：提供秘密共享系統(tǒng)

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

慶應義塾大學：提供用戶環(huán)境；通過下一代加速器執(zhí)行結構優(yōu)化，提供優(yōu)化的設計參數(shù)

量子安全云系統(tǒng)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(fā)，并致力于集成量子技術的先進網(wǎng)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(shù)據(jù)，并將繼續(xù)研發(fā)安全使用數(shù)據(jù)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(jù)本次驗證測試的結果和SIP成果，著手推進研發(fā)下一代加速器的社會實踐。

（全文完）

審核編輯 ：李倩