フラウンホーファーISIとザールランド大学は、新しい研究で3世代の量子通信を分析した。この研究の定量的なモニタリングにより、特許開発に関する洞察が得られ、将来の成長が予測され、国際的な研究戦略が比較されます。この研究では、ドイツとヨーロッパが国際的な文脈の中でどのような立場にあるかについても調査した。

安全な通信は自由社会の基礎であり、重要なインフラを確実に運用するために不可欠です。これを確実にするためには、暗号化手法が不可欠です。しかし、今日の暗号化プロセスのセキュリティは、量子コンピューターの急速な発展によって脅かされています。これらは近い将来、従来の暗号化を解読できる可能性があります。

ここが量子通信そして、それに基づく「量子安全」暗号化戦略が機能します。これらは、物理的に約束された量子鍵配布 (QKD) によって提供される将来の技術ベースに基づいて構築されています。安全な通信量子力学の原理に基づいており、量子状態を長距離にわたって送信する量子中継器もあります。

これに関連して、フラウンホーファー ISI とザールランド大学による新しい研究では、量子通信技術の現状が詳しく調査されました。この研究は、ドイツの量子通信アンブレラプロジェクト（SQuaD）の一環として実施されました。市場への準備状況、利点と欠点に加えて、出版および特許活動、成長率、技術資金を分析するために定量的なモニタリングが実施されました。

量子通信の技術概要

この研究では、3 世代の量子通信を検討しています。第 1 世代の量子鍵配布 (QKD) は、準備と測定の原理に基づいており、量子状態を準備および測定することで安全な鍵を生成し、その鍵を実際のメッセージのエンコードに使用します。

攻撃者が量子状態を盗聴またはコピーしようとすると、検出可能な状態の変化が生じます。準備と測定 QKD は、安全な通信のためのすでに市場に投入可能なテクノロジーです。しかし、その普及は現在、次のような要因によって妨げられています。高いコストセキュリティの証明、認証、承認が保留中です。

第二世代では量子鍵の配布(QKD) 光量子もつれ源を使用した量子力学的粒子間の特別な形式のリンクにより、安全な通信が保証されます。このリンクへの干渉や盗聴の試みは検出可能です。もつれベースの QKD は、QKD の準備と測定ほど成熟しておらず、現時点では低いキー レートしか達成できませんが、将来的には複雑な通信ネットワークに利点をもたらす可能性があります。

第 3 世代には、より長距離にわたるエンタングルメントの分散を可能にする量子中継器の開発が含まれています。これにより、QKD の範囲が大幅に拡大される可能性があります。量子中継器は分散量子コンピューティングも可能にし、量子コンピューターの計算能力を何倍にも高める可能性があります。

量子中継器は将来の量子通信ネットワークの開発に重要な貢献をすることができるため、ITセキュリティと重要インフラの保護の点で社会との関連性が高くなります。しかし、現時点では、量子中継器は商業用途に向けてまだ十分に成熟しておらず、さらなる研究が必要です。

将来の年間成長率は 15 ～ 25%

量子通信における特許取得活動に関する研究の分析では、最近の特許出願の最大のシェアはEU（35％）からであり、次いで米国（29％）、中国（15％）であることが明らかになった。たとえ産業界がこれらの特許出願のシェアを約 100 万と独占していたとしても、70% を占め、このテクノロジーは引き続き研究機関 (約 30%) によって強力に推進されています。

さらに、量子通信に関する多数の市場調査を分析すると、市場は今後数年間で大きく成長すると予想されます。分析された市場評価と予測の中央値は、2023 年の世界売上高が 17 億ユーロで、2030 年までに 58 億ユーロに増加する可能性があります。

分析された研究のほとんどは、年間成長率が 15 ～ 25% であると予測しています。さらに、国際的な研究およびイノベーション戦略の分析では、ドイツとEUに加えて、中国、米国、英国、日本、韓国が量子通信の戦略的重要性を認識し、関連する資金提供プログラムを立ち上げていることが示されている。

技術主権の強化

フラウンホーファーISIのトーマス・シュマルツ博士とザールランド大学のクリストフ・ベッヒャー教授がコーディネートしたこの研究は、ドイツとヨーロッパにおける重要なテクノロジーを保護する必要性を示している。最終的には、安全な通信が国家安全保障、秘密およびプライバシーの保護を保証する。経済的および政治的プロセスの完全性も同様です。

量子通信におけるドイツと欧州の技術主権を強化し、関連技術をシステムレベルで理解して開発、生産できるようにするために、この研究はまだ克服する必要がある多くの課題を特定している。

これらには、現在非常に高額となっているインフラストラクチャのコストの削減、テクノロジーのさらなる開発、社会および潜在的なユーザーの間での IT セキュリティ リスクの認識の向上などが含まれます。これは、広範な市場実装の前提条件の 1 つとなります。

技術主権は、公的資金の継続、産業界のエンドユーザーへの購入奨励金、ヨーロッパのインフラへの投資、広報や教育プログラムなどによって強化される可能性がある。その他の非常に重要な措置には、次のようなものがあります。テクノロジー産業界への移転、承認への障害の除去、およびEU加盟国の当局間の緊密な協力。