量子鍵配布の基礎

世界中のあらゆる組織にとって、情報は極めて重要なリソースである。ITセキュリティへの投資は増加しており、データストレージから仮想デスクトップの実行に至るまで、日常業務を処理するためにクラウド・ソリューションを採用する組織が増加している。組織の主要な優先事項には、知的財産、重要インフラ、顧客情報、資本管理の保護が含まれる。コンピュータ・ネットワークが拡大するにつれ、サイバー攻撃やデータ侵害の可能性も高まることが予想される。データ・セキュリティ侵害の中でも最も発見が困難なものの1つが盗聴であり、スニッフィングやスヌーピング攻撃とも呼ばれる。盗聴は、クライアントとサーバー間のセキュリティが不十分な接続を攻撃者が傍受し、両者間の安全なトラフィックにアクセスすることで起こります。

量子鍵配送（QKD）は、「もつれ」と呼ばれる量子現象を利用することで、暗号化と認証の安全性を確保する革新的なアプローチである。QKDは、量子コンピューティングによって強化された盗聴の試みに対しても安全性を維持したまま、秘密の共通暗号鍵の伝送を容易にする。"もつれ "として知られる量子現象。QKDは対称暗号鍵の安全な交換を可能にし、量子コンピューティングを利用した盗聴の試みにさえ耐性を持たせる。

QKD、量子コンピューティング、量子測定のエコシステムが急速に発展するにつれ、量子ネットワークの条件を概説する国際標準化が急務となっている。ITUは、QKDネットワークの基本的な概念的枠組みを概説する新規格「ITU Y.3800 - Overview on networks supporting quantum key distribution」を策定し、将来の量子ネットワークの厳しい要求に取り組み始めた。この規格は、量子情報技術のネットワークとセキュリティの側面に焦点を当てたITU規格シリーズの第1弾である。

量子重ね合わせと量子もつれの原理

光子や電子のような粒子は、位置、スピン、偏光、運動量などの性質を持ち、「波動関数」によって記述される。量子力学では、粒子は観測されるまで複数の状態に同時に存在することができ（重ね合わせ）、波動関数は1つの状態に崩壊する。未観測の粒子は、50%の確率でどちらの状態にもなり得るが、一度測定されるとその状態のままである。

量子状態がリンクすると、粒子は "もつれ "る。例えば、絡み合った2つの粒子のスピンがゼロで、一方が時計回りに回転していると測定された場合、もう一方はその距離に関係なく常に反時計回りに回転する。このもつれにより、安全な通信が保証され、量子コンピューティングや計測ネットワークがサポートされる。

量子鍵配送（QKD）

量子鍵配布（QKD）は、光子の量子的性質を利用して対称暗号鍵を生成・配布する。これは、通信ネットワークにおける既存のセキュリティ機能を補完するものである。QKDの鍵は、ワンタイムパッド（OTP）、ハッシュ・ベース・メッセージ認証モード（HMAC）、高度暗号化標準（AES）などに使用できる。

QKDは、単一光子測定によるBB84プロトコル、またはもつれ光子ペアによるE91プロトコルを使用して、安全な鍵を作成する。統計結果は、光子が傍受されたかどうかを示す。現在のネットワークにQKDを導入するには、ポイント・ツー・ポイント・リンクと超低損失量子チャネルが必要なため、インフラと暗号プロトコルの変更が必要となる。

量子鍵配送（QKD）通信システムの基本的な構成要素には、送信機と受信機（QKDモジュール）、およびそれらを接続するQKDリンクがあり、これらは古典チャネルと量子チャネルから構成される。古典チャネルはQKDモジュール間のデータ交換を容易にし、量子チャネルは暗号鍵の元となる単一光子やもつれ光子などの量子信号を伝送する。

 

量子鍵配布（QKD）システムは、単一光子またはもつれ光子ペアの正確な伝送に依存しており、安全な通信を保証する。これらのシステムでは、わずかな損失でも量子信号を劣化させ、伝送距離と信頼性を低下させるため、低損失の光コネクタが極めて重要です。高性能コネクターは、挿入損失を最小限に抑え、信号の完全性を維持し、すべての光子が安全な鍵交換を達成するために重要であるQKDプロトコルの有効性を保証します。

SENKOの量子グレードコネクタ
SENKOの量子グレードコネクタは、QKDネットワークをサポートするために特別に設計されており、超低挿入損失と高精度アライメントを実現し、信号劣化を最小限に抑えます。このコネクタは、量子通信の厳しい要件に合わせて最適化されており、長距離にわたって量子信号の完全性を維持するための堅牢で信頼性の高い性能を提供します。SENKOの量子グレードコネクタ：量子の世界と現実の世界をつなぎ、ギャップを埋める。