シカゴが量子ネットワークを拡大・活性化し、安全な量子インターネットに向けた一歩を踏み出す

Nov 25, 2023

メレディス・フォア著

2022 年 6 月 16 日

シカゴ大学プリツカー分子工学大学院のシカゴ量子交換局 (CQE) の科学者たちは本日、初めてシカゴ市と郊外の研究室を量子ネットワークで接続し、その長さはすでに存在していたもののほぼ 2 倍になったと発表しました。国内で最も長いものの一つ。 まもなく学界と産業界に開放されるシカゴのネットワークは、量子セキュリティ技術の国内初の公的に利用可能なテストベッドの 1 つとなる。

このネットワークは現在、東芝が提供する技術を使用して量子セキュリティ プロトコルをアクティブに実行しており、シカゴと西部郊外の間で毎秒 80,000 量子ビットを超える速度で光ケーブルを介して量子キーを配布しています。 東芝のプロジェクトへの参加により、シカゴのネットワークは学界、政府、産業界間のユニークなコラボレーションとなります。

研究者らはシカゴのネットワークを使用して、最終的には全国および世界中の遠く離れた量子コンピューターを接続する新しい通信デバイス、セキュリティプロトコル、アルゴリズムをテストします。 この研究は国家量子インターネットに向けた次のステップを表しており、通信、コンピューティング、国家安全保障に大きな影響を与えることになる。

新しい 35 マイル (56 キロメートル) の拡張は、2020 年に開始されたアルゴンヌ国立研究所のすでに 89 マイル (144 キロメートル) の量子ループの上に構築されました。今日発表されたネットワーク全体は、現在 6 つのノードと 124 マイル ( 200 キロメートルの光ファイバー - ルモント郊外にある米国エネルギー省のアルゴンヌ国立研究所と、シカゴの南側にある 2 つの建物 (1 つは UChicago キャンパスに、もう 1 つはシカゴの CQE 本部にあります) の間で、量子符号化された情報を運ぶ粒子を伝送します。ハイドパーク界隈。 これにより、シカゴが国内最大級の量子ネットワークの中心となり、この地域が量子研究の主要な世界的ハブとしてさらに強固になります。

「シカゴの量子ネットワークは、現実世界の環境で量子情報を送信し、量子セキュリティプロトコルで現在可能なことの限界を押し上げる前例のない機会を研究者に提供します」と分子工学および物理学のリュー家の教授、デビッド・オーシャロームは述べた。シカゴ大学、シカゴ量子取引所所長、アルゴンヌにあるエネルギー省国立量子情報科学研究センター Q-NEXT 所長。 「この拡張機能により、学界、産業界、政府の研究機関の科学者が協力して量子通信の基本的な理解を進め、安全な量子インターネットを開発できるようになります。」

「このネットワークはその範囲においては素晴らしいものですが、量子ネットワークをどのように使用できるかについての実験のテストベッドとしてさらに重要です。私たちはCQEと協力して、量子センサーとコンピューターを相互に接続する量子ネットワークアーキテクチャの開発を検討することを楽しみにしています」新しい、エキサイティングで便利な方法で」とボーイングのディスラプティブ コンピューティングおよびネットワーク チームの主任研究員、ジェイ ローウェル氏は述べています。

量子コンピューターの台頭は、大きなチャンスであると同時に根本的な脅威でもあります。 一度運用されれば、通常のコンピュータではほぼ不可能な種類の問題を解決できるため、現在の暗号化を簡単に破ることができると期待されています。 4月、議会議員らは量子サイバーセキュリティ準備法を導入した。これは機密情報のタイムリーな量子耐性暗号化を優先し、悪意のある者が今すぐデータを盗んだり、より強力な量子コンピュータが現実になったときにそのデータを解読したりできないようにするものだ。

科学者たちは、量子ネットワークは量子力学の法則を利用して、事実上「ハッキング不可能」にすることができると信じています。 世界中の専門家は、量子安全通信ネットワークの実装が 21 世紀の最も重要な技術フロンティアの 1 つであることに同意しています。

ハッキング防止暗号化は、東芝との提携により、2022 年 6 月 6 日にシカゴ地域の量子ネットワーク上で有効化された量子セキュリティ技術である量子鍵配布を使用して実行できます。 キーの配布は、ほとんどのインターネット セキュリティの日常的な部分ですが、量子テクノロジーにより、ハッキングを事実上防ぐことができます。 量子鍵配布では、機密データを通信する当事者間で量子セキュリティ プロトコルを使用して秘密デジタル鍵が配布されます。 量子鍵は、光子と呼ばれる光の粒子を介して光ファイバーのネットワークを通じて送信され、光子の量子特性を使用して鍵を構成するビットをエンコードします。 光子を傍受しようとすると、光子が保持している情報が破壊されます。

この種のハッキング不可能な通信は、金融、防衛、投票などの業界を含め、安全な通信が特に重要なあらゆる場所で応用できます。

東芝のデジタルソリューション担当バイスプレジデントの川倉康氏は、「ネットワークのトライアルが始まる中、シカゴ量子取引所とのパートナーシップを継続できることに興奮している」と述べた。 「量子の未来からの脅威に対して積極的に防御するために、耐量子技術を開発することが最も重要です。」

—この記事はシカゴ量子取引所によって最初に公開されました。

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