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NICTら、国際宇宙ステーション－地上間での高秘匿通信に成功
2024年4月23日 06:45
国立研究開発法人情報通信研究機構（NICT）、国立大学法人東京大学大学院工学系研究科、株式会社ソニーコンピュータサイエンス研究所、次世代宇宙システム技術研究組合、スカパーJSAT株式会社による研究開発チームは4月18日、低軌道上の国際宇宙ステーション（ISS）と地上の可搬型光地上局との間で高秘匿通信に成功したと発表した。
実証実験では、研究開発チームが低軌道高秘匿光通信装置「SeCRETS」（シークレッツ）を開発し、ISSの日本実験棟「きぼう」の船外実験プラットフォームに搭載。ここから10GHzのクロックで乱数データ（鍵データ）を変調した信号光を地上に向けて発射し、東京都小金井市のNICT本部に設置した可搬型光地上局の直径35 cm反射型望遠鏡で受信した。
そのうえで、受信した乱数データをISSと地上局の間で「鍵蒸留処理」という秘匿性状況処理を施し、信号の盗聴者への情報漏えいを無限小としながら、ISSが1回上空を通過する際に100万ビット以上の秘密鍵を共有し、ISSと地上局とでの情報理論的に安全な通信の実証に成功した。さらに、この蒸留処理した暗号鍵を用いて軌道上にある写真データをワンタイムパッド暗号化してISSからの電波による通信を通じて地上に送信・復号することで、この写真データを取得することにも成功した。
今回の実証実験は、量子コンピューター研究の急速な進展により、従来の暗号技術で守られていたデータが全て解読されてしまう懸念を受けたもの。個人・国家レベルの重要な機密情報を将来にわたって安全にやり取りするためには、いかなる計算機によっても解読が不可能な、情報理論的安全性を有する暗号技術の導入が喫緊の課題になっているという。
NICTでは、情報理論的に安全な鍵共有・秘匿通信を可能とする技術として量子鍵配送・量子暗号通信の開発を進めているが、地上で光ファイバー網を利用する場合、数千kmにわたる量子暗号通信を行う必要があり、通信路の途中で中継する量子中継技術の発展を待たなければならないという。一方で、地上での中継が必要な衛星を用いた量子鍵配送の可能性も模索されており、中国では、2017年に衛星量子鍵配送の実験に成功している。各国でも衛星量子暗号技術の開発が進められているが、共有される鍵の量が限られること、大型の地上局が必要なことなどが課題となっていた。
実証実験の成功により、低軌道衛星からの光通信による高速かつ高い安全性を持つ暗号鍵を任意の地上局と共有する技術的な見通しが立ち、国家安全保障や外交において不可欠となる、重要情報の高秘匿通信が可能になるとしている。
また、実用に向けて、暗号装置に組み込む機器の開発をさらに進め、衛星搭載用の量子鍵配送装置の製作を加速させるなどしていき、日本独自の衛星量子暗号を実現するための基本データ収集を実施するとしている。
今回実証実験において、各組織・機関は次のように役割分担している。
- NICT：暗号技術及びISS搭載用の暗号装置の開発・運用、可搬型光地上局の開発・運用
- 東京大学大学院工学系研究科：量子鍵配送、物理レイヤー暗号通信に関する安全性の検討
- ソニーコンピュータサイエンス研究所：ISS搭載用の光アンテナの開発・運用
- 次世代宇宙システム技術研究組合：ISS搭載装置のインテグレーション、実証実験のコーディネート
- スカパーJSAT：可搬型光地上局の運用、実証実験環境の整備、衛星量子鍵配送の事業化に向けた市場・技術動向調査など