東芝・NECら3者、世界初「IOWN」の光伝送システム実証環境でQKD信号を多重伝送、鍵生成に成功

　2025年7月28日、東芝、日本電気（以下、NEC）、情報通信研究機構（以下、NICT）は量子暗号通信分野において、量子鍵配送（以下、QKD：Quantum Key Distribution）信号を「IOWN」のオール光ネットワーク向けのシステム環境で多重伝送し、鍵生成を行う実証実験に世界で初めて成功したと発表した。

　同実証では、IOWNを実現するネットワーク基盤として提案されているオール光ネットワーク「Open APN（All-Photonics Network）」の構成機器となる光伝送装置を用いた大容量光伝送システムをNICT量子ICT協創センター内に構築し、通常の高速データ通信に加えて、東芝とNECが持つそれぞれ異なる方式のQKD信号を同一伝送区間で多重伝送する実験を行ったという。詳細は以下のとおり。

同技術の特長

　今回の実証は、通信キャリアが運用する基幹系光ネットワーク環境を想定して実施したもの。IOWN Open APNの構成機器としてNECが提供する「SpectralWave WXシリーズ」の光伝送装置を伝送路に接続して、通信キャリアの基幹系光ネットワークへの適用が想定される波長帯であるC+Lバンド対応ROADMシステムをNICT量子ICT協創センターが提供する試験環境に構築。データ通信用の大容量光信号と2つの異なる方式のQKD信号を同一伝送区間に多重化した共存伝送を実施した。

　QKDの方式として、東芝は量子力学により担保された情報理論的に安全性が証明されているBB84方式を、NECはデータ通信帯域での多重化や小型・低コスト化が容易であるCV方式を採用したという。2つの異なるQKD信号と、それに合わせて送受信される制御用光信号を、光伝搬方向が異なる2心の光ファイバそれぞれに収容したとのことだ。加えて、通信キャリアの基幹系光ネットワークで実際に使用される環境を模擬するため、同一のファイバにおいて、CバンドおよびLバンドの波長帯全域に光出力+17dBmで、伝送速度47.2Tbpsに相当するダミーのデータ通信用光信号とQKD信号を多重化し、それぞれの信号の波長が干渉し合わないように波長を割り当てる制御をして、25kmの伝送を行った。

　上記の条件下で、8時間連続で2つの異なるQKD方式による同時鍵生成に成功。また、CバンドおよびLバンドの帯域内に配置した1波長あたりの伝送速度400Gbpsおよび800Gbpsの高速データ通信用の実信号をエラーフリーで伝送しながら、単一光子レベルのQKD信号と共存できることを確認したという。

　同実証結果は、IOWN Open APNとして将来展開が期待される基幹系光ネットワークにおいて、複数の異なる方式を同時に適用してより可用性の高いQKDを実現できることを示しており、高信頼かつ広域なQKDネットワークが低コストに導入できることが期待されるとのことだ。

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