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《东芝与光网络巨头Ciena合作演示量子安全的QKD网络链路能力》

  • 来源专题：集成电路与量子信息
  • 编译者： 于杰平
  • 发布时间：2024-06-15

  • 3月26日至28日，在OFC大会期间，东芝与网络系统、服务和软件领域的全球领导者Ciena一起展示其量子安全通信平台。量子安全链路将连接Ciena和东芝的展位与OFCnet通过使用QKD可信节点和复用技术，将有助于保护现有光纤电缆上的网络流量。

    来源：https://www.hpcwire.com/off-the-wire/toshiba-ciena-collaborate-to-demonstrate-quantum-secure-communication-at-ofc/

  • 原文来源：https://www.quantumchina.com/newsinfo/7020057.html
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相关报告

  • 《摩根士丹利报告预测量子安全网络的未来发展》
    • 来源专题：集成电路与量子信息
    • 发布时间：2024-07-17
    •   2024年7月7日，国际金融服务公司摩根士丹利（Morgan Stanley）发布题为《量子安全网络进步》的研究报告，强调关键基础设施需要保护以抵御量子计算机的威胁，并概述了量子安全网络的发展前景和相关行业影响。   报告主要内容如下：   1. 量子密钥分发（QKD）技术的重要性   量子计算机在计算能力方面的进步将为企业、政府和社会创造巨大的创新潜力。然而，如果落入图谋不轨之人手上，计算能力的进步可能会导致在传统网络上发送的消息以及该网络上的任何历史加密信息，都可能被解密和发现，严重影响网络安全。据估计，第一批具备实质性威胁公钥密码体系的量子计算机可能在2030年前后诞生。因此，关键基础设施的提供商需要从现在开始准备他们的网络，以应对敏感数据被泄露的风险。电信公司和卫星运营商将有机会运营量子安全网络（集成在他们现有的网络中），并为新的和现有的技术公司提供硬件和软件能力。   量子安全网络设计目的是防止量子计算机的攻击。基于量子物理定律的量子密钥分发技术（QKD），可以监测试图窃取数据的黑客。量子比特以一种非常脆弱的状态存在，这使得黑客不可能在不留下被篡改迹象的情况下拦截或窃取一条信息。在实际应用中，这意味着由于光子状态的变化，窃听者一定可以被发现。   2. 主要的行业参与者   （1）量子推动者：提供通信基础设施。一类是传统的电信运营商，例如BT、德国电信和Orange，其中英国的BT运营网络并提供服务，包括通过BT专用光纤网络（Open reach部门）交付的专用高带宽端到端加密链接。另一类是卫星运营商，如SpaceX和欧洲通信卫星OneWeb。卫星运营商预计将发挥重要作用，因为与地面网络相比，太空可以实现更远的距离和更大的量子通信覆盖范围。鉴于SpaceX公司在太空通信架构方面的快速部署，可能会成为（欧美国家的）领先受益者，而欧洲电信卫星OneWeb公司的进展稍落后于SpaceX公司几年。   （2）量子设备供应商：提供量子保护的软硬件支持。包括像东芝和诺基亚这样的传统供应商，也包括一大批规模较小的专业公司。例如，东芝专注于量子技术和量子密钥分发/管理，诺基亚提供量子安全网络解决方案，Ciena和Juniper等美国运营商提供量子通信硬件和解决方案。   3. 广阔的市场发展空间   报告引用了2024年4月麦肯锡发布的《量子技术监测报告》。麦肯锡预测量子通信市场将显著增长，全球市场价值可能在2035年达到110亿至150亿美元，到2040年可能增长至240亿至360亿美元，年复合增长率超过20%。   从技术角度，报告强调，“研究人员正在提高量子密钥分发的性能，并利用创新技术展示更长的传输距离和更高的数据速率”。   在行业应用方面，量子通信将在以下领域被广泛应用：   （1）政府和国防：对于需要保护大量机密和敏感长期数据的政府和相关机构来说，量子通信是有益的。   （2）银行和金融：银行需要保护个人客户和专有信息，同时也要确保数据可用于交易。量子随机数生成器已被用于生成安全应用程序和密码学操作的密钥，例如身份验证、数字签名和安全访问控制。   （3）数据中心：许多企业和政府机构需要备份其关键的信息，并确保数据的可用性，以实现业务连续性，这些信息需要在数据中心以及使用过程中得到保护。   （4）医疗保健：任何导致机密患者数据泄露的网络安全漏洞都可能对社会产生重大影响。   量子通信只是更广泛的量子生态系统的一部分，虽然量子通信标志着量子生态系统的一个重要的早期商业用例，但在引入全功能/可扩展的量子计算机之后，还有更广泛的潜在应用。报告认为，量子计算的早期用例可能会出现在金融领域，利用量子算法进行随机建模，并将机器学习应用于各种金融问题。随着量子计算与人工智能软件的发展和集成，将在与化学和材料科学相关的领域（如量子化学和气候变化/能源危机）越来越重要。   4. 英国和欧洲政府的战略与资金支持   英国和欧洲政府已宣布提供大量公共资金用于量子技术开发，这刺激了创新集群，促进了政府、学术界和工业界之间的密切合作，以推进量子技术的技术和关键用例。   （1）英国国家量子战略。到2035年，英国计划大规模部署世界上最先进的量子网络，该战略的目标成果有：   ①实现规模计算：2035年的量子网络将实现量子处理器集群在数据中心内部和之间联网，以扩展计算能力。   ②实现全国连接：在量子状态下共享信息，以促进安全、可信和远程访问能力和数据。   ③促进国际交流：英国将与五个以上国家合作，共同开发基础技术和与国际量子网络的连接，包括通过卫星链路。   ④建立量子互联网：英国将实现将量子信息从本地发送到全球范围。这将被称为量子互联网元年。   在资金方面，2023年3月，英国宣布启动国家量子战略，并承诺从2024年开始的十年内，投资25亿英镑用于开发量子技术，并为该计划带来额外的10亿英镑私人投资。   （2）欧洲已启动Petrus、EuroQCl、Nostradamus、Iris2多项量子通信项目。   Petrus公司负责协调欧洲量子通信基础设施（EuroQCI）项目部署。该项目的一个关键目标是保护敏感数据和关键基础设施，并加强对欧洲政府机构、数据中心、医院、电网等单位的保护。EuroOCI将包括使用光纤通信网络的地面部分和使用卫星的空间部分。2024年1月，欧盟启动了“Nostradamus”，这是一个由德国电信牵头的投资集团负责建设欧盟的量子通信测试基础设施，合作伙伴有泰雷兹公司和AIT奥地利技术学院。   ①在空间领域，未来的欧盟卫星网络——Iris2（卫星弹性、互联性和安全性基础设施项目），将依赖EuoQCI 设施，Iris2计划于2027年全面投入使用。   ②资金方面，EuroOCl的资金由一系列来源提供，包括数字欧洲计划，连接欧洲设施计划，地平线欧洲计划、ESA以及Recovery and Resilience Facility国家基金。欧洲议会批准了Iris2项目第一阶段到2027年达24亿欧元投资（加上ESA和私人投资）。  参考资料：   《Morgan Stanley：The advance of quantum-safe networks》
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  • 《东芝与合作者在德国商用光纤网络上成功实现254公里相干量子通信》
    • 来源专题：光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者：胡思思
    • 发布时间：2025-04-30
    • 今日，东芝欧洲有限公司宣布其新型相干量子通信技术在全球首次试验取得成功，该技术重新定义了安全通信的极限，同时无缝集成到标准电信基础设施中。通过使用简单的半导体技术而不是复杂的低温组件，这一突破为跨国内和国际距离共享量子安全信息开辟了新的可能性，并为新的量子增强应用铺平了道路。 量子物理学的进步有望在一系列技术中实现无与伦比的性能，包括计算能力、安全通信和精确传感。然而，量子的实际应用仍然具有挑战性。相干量子通信（以光相编码的量子信息）可以沿着光纤传播几米而被扰乱，通常需要实验室级低温冷却检测系统来提供稳定性。这种低温冷却技术的成本和复杂性意味着组织无法在实际应用中从量子物理学的快速发展中受益。 现在，随着 Toshiba 在领先期刊 Nature 上发表的这项世界首创的试验，相干量子通信可以部署在标准电信基础设施上。关键的突破是一种新的系统架构，它用简单的基于半导体的器件取代了笨重、复杂的低温元件。在实际部署中，量子光信号相位编码的量子信息首次被证明是完全稳定的，尽管传播了超过 250 公里的部署电信光纤，仅使用现成的组件，并在室温下在典型的托管数据中心运行。 描述了世界首次试验期间使用的网络结构 该研究的主要作者 Mirko Pittaluga 说：“通过这项试验，我们完全重新设计了量子信息的测量和稳定方式，采用独特的光学配置，完全消除了对低温实验室级设备的需求”。东芝欧洲团队负责人 Robert Woodward 补充道：“关键突破是使用半导体雪崩光电二极管。这极大地简化了部署，使其能够从实验室进入国内和国际网络。 Toshiba 使用该试验来演示通过其双场量子密钥分发 （QKD） 协议在全国范围内进行可证明的安全通信。QKD 允许用户通过不受信任的通信渠道安全地交换机密信息（例如银行对账单和健康记录）。与其他现有的安全解决方案不同，QKD 的安全性直接来自物理定律，这意味着它不受数学和计算的任何未来进步（包括量子计算机的出现）的影响。 东芝于 2018 年发明了双场 QKD 协议，这是一种新技术，有助于扩展受纤维损耗限制的 QKD 的可行范围。然而，到目前为止，双场 QKD 作为一种相干量子通信形式，仍然仅限于基于实验室的测试。这一世界首创的突破意味着双场 QKD 以及其他形式的相干量子通信可以开始在国内和国际网络中进行实际部署，为广泛采用 QKD 保护企业和政府的关键运营通信铺平了道路。 自 1999 年以来，东芝一直引领 QKD 等量子安全技术的发展，在将该技术商业化的同时实现了一系列研究世界第一，例如与英国电信合作在伦敦开设量子安全通信网络，与包括汇丰银行等领先银行在内的客户合作部署 QKD，并与 AWS 和 Equinix 等公司合作，进一步开发 QKD 的网络应用程序。 东芝欧洲副总裁兼量子技术负责人 Andrew Shields 表示：“我们为东芝在 QKD 开发和商业化方面取得的世界第一感到自豪。这项试验代表了进一步扩展 QKD 以实现我们的最终目标的另一个重要里程碑，即构建一个以量子安全保护为核心的量子互联网，将主要城市和国家连接在一起。 这项工作由欧盟通过 H2020 项目 OpenQKD 提供部分资金，此外还通过 ICT 优先技术 （JPMI00316） 项目“构建全球量子密码学网络的研究与开发”获得日本总务省的资助。
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