Toshiba en de Tohoku Medical Megabank Organization aan de Tohoku University hebben met succes high-speed kwantumcryptografische communicatietechnologieën toegepast die zijn ontwikkeld door Toshiba en Toshiba Research Europe's Cambridge Research Laboratory om 's werelds eerste kwantumcryptografische communicatie te bereiken met een gemiddelde sleuteldistributiesnelheid van meer dan 10 Mbps per maand over geïnstalleerde glasvezellijnen.

De bedrijven bouwden een applicatie voor datatransmissie via glasvezellijnen, die, in combinatie met hogesnelheidscommunicatietechnologieën voor kwantumcryptografie, praktische sleuteldistributiesnelheden vertoonden, zelfs in een echte omgeving. De bedrijven bouwden en exploiteerden bovendien een draadloos sensornetwerk dat continu de geïnstalleerde glasvezellijnen bewaakt, en verduidelijkte de relaties tussen karakteristieke veranderingen in optische vezels als gevolg van het hele jaar door variaties in het weer, trillingen, en andere factoren en de prestatiekenmerken van kwantumcryptografische communicatie. Dit is een belangrijke vooruitgang in de richting van de praktische toepassing van snelle kwantumcryptografische communicatie. Details van deze technologie en demonstratie werden gepresenteerd op QCrypt 2018, gehouden in Sjanghai, China op 27-31 augustus 2018.

In het IoT-tijdperk van vandaag, vertrouwelijke informatie zoals medische gegevens en financiële transacties worden uitgewisseld via netwerken, daarom vereisen cryptografische communicatietechnologieën zeer hoge beveiligingsniveaus. In kwantumcryptografische communicatie, één bit informatie wordt verzonden en ontvangen als een enkel foton van licht. Afluisteren verandert de toestand van de fotonen en kan dus betrouwbaar worden gedetecteerd. Kwantumcryptografische communicatie is daarom gegarandeerd beveiligd tegen afluisteren en ontsleutelen, inclusief die van kwantumcomputers, en dus zullen naar verwachting worden geïntroduceerd in communicatietoepassingen zoals back-ups van vertrouwelijke gegevens en overdracht van medische gegevens, enz. Echter, praktische toepassingen met kwantumcryptografische communicatie vereisen de ontwikkeling van systemen die de bestaande datacommunicatie-infrastructuur omvatten met behulp van optische vezellijnen, evenals demonstraties dat dergelijke systemen gedurende lange tijd stabiel kunnen werken.

In een gezamenlijk onderzoeksproject Toshiba en ToMMo hebben snelle kwantumcryptografische communicatietechnologieën toegepast die zijn ontwikkeld door Toshiba en Toshiba Research Europe's Cambridge Research Laboratory om een ​​systeem te ontwikkelen dat is geïntroduceerd in toepassingen die genoomanalysegegevens verzenden en om velddemonstratie-experimenten uit te voeren. Bij deze experimenten kwantumcryptografische apparaten werden geïntroduceerd in het Toshiba Life Science Analysis Center (Minamiyoshinari, Aoba-ku, Sendai) en bij ToMMo (Seiryo-machi, Aoba-ku, Sendai), en communicatie werd uitgevoerd via speciale geïnstalleerde glasvezellijnen tussen de locaties, een afstand van ongeveer 7 km.

De bedrijven hebben ook een systeem ontwikkeld en geïntegreerd voor het beheer van gedistribueerde cryptografische sleutels, samen met software voor gegevenscodering die in coördinatie met dat systeem werkt. Het systeem versleutelde en stuurde genoomanalysegegevens tussen de twee locaties met behulp van deze kwantumcryptografische communicatietechnologieën. Het systeem stabiliseerde continu de snelheid van de distributie van kwantumsleutels en behaalde een gemiddelde sleuteldistributiesnelheid van 10,2 Mbps bij continu gebruik van meer dan een maand. Dit is een eerste demonstratie ter wereld van distributie van kwantumcryptografische sleutels met snelheden van meer dan 10 Mbps in een echte omgeving.

Verder, de introductie van een draadloos sensornetwerk in de bovengenoemde geïnstalleerde glasvezellijnen maakte het mogelijk om omgevingsfluctuaties buiten communicatie te meten, zoals het hele jaar door variaties in glasvezeltrillingen als gevolg van factoren zoals temperatuurverandering, regenval, sneeuwbedekking, harde wind, en aardbevingen, verduidelijking van hun relaties met de communicatieprestaties van kwantumversleuteling.

Toshiba zal doorgaan met het uitvoeren van operationele veldproeven en dergelijke met als doel praktische toepassingen van kwantumcryptografietechnologie op verschillende gebieden en use-cases, inclusief medische, financieel, en communicatie-infrastructuur. ToMMo zal het gebruik van veilige ICT-technologieën blijven stimuleren om toekomstige medische zorg op basis van genomische informatie te realiseren.