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・分散保管を実現

先端技術を用いて設計・製造工程などをデジタル化するスマート製造を実現するためには、サイバー空間（仮想空間）とフィジカル空間（現実空間）を高度に融合させたシステムが必要とされています。人材不足や技術伝承などの課題を抱える半導体産業や自動車産業などの製造分野でもこうしたシステムが生産性向上の鍵となりますが、日々巧妙化する組織化されたサイバー攻撃への懸念がこうしたシステムの実現を阻んでいます。さらに、最近では現在の暗号を高速に解読できることが知られている量子コンピュータ技術の研究開発が急速に進展するなど、潜在的な脅威もますます高まっています。

こうした中、経済安全保障の観点からも、日本の製造業の持続的な競争力の強化に寄与する技術情報や設計情報など価値の高い機密情報を安心して流通・保管・利活用できるオンプレミスのシステムの整備が求められています。

今回NECとNICTは、機密情報を安心して流通・保管・利活用できるサイバー空間を整備するため、製造分野への量子計算技術の適用可能性の検証を進めている京都大学および慶應義塾大学の間に、インターネット回線も用いて構成した量子セキュアクラウドシステムを構築しました。

現在、京都大学および慶應義塾大学では、製造分野の最適化問題の具体的な例題として、将来のスマート加工用レーザー光源としての普及が期待されるフォトニック結晶レーザーの量子最適化問題に連携して取り組んでいます。本連携では、京都大学で導出したフォトニック結晶レーザーの設計パラメータおよび性能評価プログラム（機密情報に相当）を、慶應義塾大学の次世代アクセラレータに伝送して解析を行いますが、今回、両大学の研究者が安全にデータの伝送および秘密分散保管が行えるネットワークを構築しました。

現在、製造現場で使用されているレーザー加工機に革新を起こす可能性があるフォトニック結晶レーザーは、日本発の独創的な技術であり、その設計パラメータや解析プログラムは確実に守る必要がある重要な技術情報です。そこで、本検証試験では、NECの回線暗号装置COMCIPHER-Q（注10）をNICT、京都大学、慶應義塾大学の計3拠点に設置しました。専用回線を新たに敷設することなくインターネット回線上に、量子鍵配送装置で生成した暗号鍵を用いて仮想的な暗号回線を構築し、異なる組織の3拠点間で安全にデータを伝送できることを確認しました。さらに、本検証試験では拠点間の伝送と同時にNICTからTokyo QKD Network（注11）上に形成した秘密分散システムへ接続し、秘密分散保管を行いました。

今回の検証試験では、次世代アクセラレータなど優れた計算エンジンを包含した量子セキュアクラウドシステムをユーザ環境でも動作させることができました。本検証試験は、今後、様々な製造分野で適用可能であると言え、日本の製造業の国際競争力の向上に貢献できることを示しました。