量子コンピュータから生み出される付加価値の高い情報の安全な伝送・保管を実証

　NICT、理化学研究所（理研）、大阪大学量子情報・量子生命研究センター（QIQB）およびQunaSysは3月13日、NICTが整備して研究開発及び運用を進めている量子セキュアクラウドと理研が中心となって開発した国産ゲート型量子コンピュータを接続し、国産ゲート型量子コンピュータを安全に利用するための相互接続環境を構築したと発表した。

　量子セキュアクラウドのユーザが国産量子コンピュータ機能を利活用でき、生み出されたデータを安全に伝送・保管できることを実証した。
　四機関は「今後、NICT、理研の各拠点のトライアルユーザ双方に機能を提供し、ノウハウやニーズの共有を含めた交流を深め、量子技術の社会実装の加速に貢献していく」としている。

背景
　現在、量子技術を様々な社会課題の解決に利活用することをめざして、国内外で活発な研究開発が進められている。その中でも、NICTが中心となって取り組んでいる量子セキュアクラウド技術と理研が中心となって取り組んでいる量子コンピュータの技術は、いずれも産学官の連携の下、社会実装に向けた研究開発が実を結びつつある研究開発として注目されている。
　そのような中、政府が2020年に策定した量子技術イノベーション戦略に基づいて発足した量子技術イノベーション拠点では、NICTは量子セキュリティ拠点として、理研は量子コンピューテーション開拓拠点として位置付けられ、量子技術の基礎研究から技術実証、オープンイノベーション、知的財産管理、人材育成等に至るまで産学官で一気通貫に取り組んでいる。
　今回、両拠点の相互接続を実現したことで、産学官連携強化や国際協力強化に向けてより強固な体制の下、我が国の産業の強みを生かし、量子技術を軸とした新産業創出や社会課題解決に向けた環境を実現した。

今回の成果

　NICTと理研がそれぞれ主導する研究開発チームの協力により、量子セキュアクラウドが構築されている NICTの東京 QKDネットワークと理研の量子コンピュータを相互に接続する環境を構築した（図 1参照）。
　これにより、量子コンピュータを遠隔地から利用する際の通信に量子暗号技術を用いることが可能になった。例えば、個人の遺伝子情報は極めて高い秘匿が要求される個人情報であるため、絶対に他人に盗み見られることがないようにすることが肝要だ。このように秘匿性の高いデータを量子コンピュータで処理する際には、その入出力を傍受されないようにする必要がある。さらに、そのような付加価値の高い情報を超長期に安全に保管する必要がある。
　今回の実証では、東京QKDネットワーク上の鍵管理システムから供給された鍵を利用し、ユーザは完全秘匿通信路を介して理研の量子コンピュータを操作することが可能になった。今後は、NICTと理研の間でQKDリンクを定常的に運用することにより、東京QKDネットワーク上に構築している量子セキュアクラウドに安全に保管したデータを量子コンピュータで処理し、その処理結果を量子セキュアクラウドに再び保管することで、通信内容の傍受を不可能とし、重要なデータを絶対に盗み見られることなく、かつ、従来の古典的なコンピュータでは実現できなかったような高速なデータ演算処理が可能になるための道筋が切り拓かれた。

今後の展望
　四機関は「今後、NICT、理研の各拠点のトライアルユーザ双方に機能を提供し、ノウハウやニーズの共有を含めた交流を深め、量子技術の社会実装の加速に貢献していく」と説明している。

各機関の役割分担
NICT：量子暗号ネットワークテストベッドの運用、相互接続環境の構築、セキュアストレージの提供
理研：量子コンピュータの提供・運用
QIQB：量子コンピュータミドルウェア・コミュニケーションサイトの構築・運用
QunaSys：量子・古典ハイブリッドのユーザアプリケーション環境の整備

　なお、本研究の一部は、内閣府総合科学技術・イノベーション会議の戦略的イノベーション創造プログラム（SIP）「先進的量子技術基盤の社会課題への応用促進」（研究推進法人: QST）の研究開発テーマの「量子セキュアクラウドを用いた高度情報処理基盤の構築」と「国産量子コンピュータによるテストベッドの利用環境整備と運用」によって実施された。