高速・小型化を実現した衛星搭載用QKD(量子鍵配送)送受信システムの開発に成功 ~地上の光ファイバーQKDとシームレスに接続、大陸を横断する量子セキュアネットワークの基盤技術として期待~

2026-01-28 株式会社東芝

株式会社東芝は、高速化と小型化を両立した衛星搭載用QKD(量子鍵配送)送受信システムの開発に成功し、英国ヘリオット・ワット大学にて地上の光ファイバーQKDネットワークとのシームレスな接続を実証した。量子コンピュータ時代に既存暗号の脆弱化が懸念される中、理論的に盗聴が不可能なQKDは次世代セキュリティ技術として期待されている。しかし光ファイバーQKDは距離制約があり、大陸間通信には衛星QKDとの統合が不可欠である。今回のシステムは1GHzのギガヘルツ周波数を用いた高速鍵生成と、低軌道衛星搭載を想定した世界最小クラスの送受信モジュールを実現し、短時間の可視時間内でも大量の鍵生成を可能にした。さらにETSI標準に基づき、衛星QKDと地上QKDの安全な連携を実証した。本成果は、大陸を横断する量子セキュアネットワーク構築に向けた基盤技術として大きな前進となる。

高速・小型化を実現した衛星搭載用QKD(量子鍵配送)送受信システムの開発に成功 ~地上の光ファイバーQKDとシームレスに接続、大陸を横断する量子セキュアネットワークの基盤技術として期待~
図1: 衛星QKDと光ファイバーQKDによる大陸横断量子ネットワーク

<関連情報>

模擬衛星高架橋内でのリアルタイムギガヘルツ自由空間量子鍵配布 Real-time gigahertz free-space quantum key distribution within an emulated satellite overpass

Thomas Roger, Ravinder Singh, Chithrabhanu Perumangatt, Davide G. Marangon, […] , and Andrew J. Shields
Science Advances  Published:1 Dec 2023
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.adj5873

Abstract

Satellite quantum key distribution (SatQKD) intermediated by a trusted satellite in a low-Earth orbit to ground stations along the satellite’s path allows remote users to connect securely. To establish a secure connection, a SatQKD session must be conducted to each user over a dynamically changing free-space link, all within just a few hundred seconds. Because of the short time and large losses under which the QKD protocol will be implemented, it has not yet been possible to form a complete key by transmitting all the relevant information required within a single overpass of the satellite. Here, we demonstrate a real-time QKD system that is capable of forming a 4.58-megabit secure key between two nodes within an emulated satellite overpass. We anticipate that our system will set the stage for practical implementations of intercontinental quantum secure communications that can operate over large networks of nodes and enable the secure transmission of data globally.

0404情報通信
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