Toshiba et la Tohoku Medical Megabank Organization de l'Université de Tohoku ont appliqué avec succès les technologies de communications cryptographiques quantiques à haut débit développées par Toshiba et le laboratoire de recherche de Cambridge de Toshiba Research Europe pour réaliser la première communication mondiale de cryptographie quantique à des vitesses de distribution de clés moyennes supérieures à 10 Mbps. sur les lignes de fibre optique installées.

Les entreprises ont construit une application pour la transmission de données via des lignes de fibre optique, qui, combinées à des technologies de communication de cryptographie quantique à grande vitesse, ont démontré des vitesses de distribution de clés pratiques, même dans un environnement réel. Les entreprises ont en outre construit et exploité un réseau de capteurs sans fil qui surveille en permanence les lignes de fibre optique installées, et a clarifié les relations entre les changements caractéristiques de la fibre optique dus aux variations météorologiques tout au long de l'année, vibration, et d'autres facteurs et les caractéristiques de performance des communications cryptographiques quantiques. Il s'agit d'une avancée significative vers l'application pratique des communications de cryptographie quantique à grande vitesse. Les détails de cette technologie et de la démonstration ont été présentés à QCrypt 2018, tenue à Shanghai, Chine du 27 au 31 août 2018.

À l'ère de l'IoT d'aujourd'hui, des informations confidentielles telles que des données médicales et des transactions financières sont échangées via des réseaux, les technologies de communication cryptographiques nécessitent donc des niveaux de sécurité très élevés. Dans les communications de cryptographie quantique, un bit d'information est transmis et reçu sous la forme d'un seul photon de lumière. L'écoute clandestine modifie l'état des photons et peut donc être détectée de manière fiable. Les communications de cryptographie quantique sont donc garanties sécurisées contre toute écoute et décryptage, y compris celle des ordinateurs quantiques, et devraient donc être introduits dans les applications de communication telles que les sauvegardes de données confidentielles et les transmissions de données médicales, etc. Cependant, les applications pratiques intégrant la communication par cryptographie quantique nécessiteront le développement de systèmes intégrant une infrastructure de communication de données existante utilisant des lignes de fibre optique, ainsi que des démonstrations que de tels systèmes peuvent fonctionner de manière stable sur de longues périodes de temps.

Dans un projet de recherche commun, Toshiba et ToMMo ont appliqué des technologies de communications cryptographiques quantiques à grande vitesse développées au laboratoire de recherche de Cambridge de Toshiba et Toshiba Research Europe pour développer un système qui a été introduit dans des applications qui transmettent des données d'analyse génomique et pour effectuer des expériences de démonstration sur le terrain. Dans ces expériences, des dispositifs cryptographiques quantiques ont été introduits au Toshiba Life Science Analysis Center (Minamiyoshinari, Aoba-ku, Sendai) et à ToMMo (Seiryo-machi, Aoba-ku, Sendaï), et les communications ont été effectuées sur des lignes de fibre optique installées dédiées entre les sites, une distance d'environ 7 km.

Les sociétés ont également développé et incorporé un système de gestion des clés cryptographiques distribuées ainsi qu'un logiciel de cryptage des données qui fonctionne en coordination avec ce système. Le système a crypté et transmis les données d'analyse du génome entre les deux sites à l'aide de ces technologies de communications cryptographiques quantiques. Le système a stabilisé en permanence la vitesse de distribution des clés quantiques et a atteint un taux de distribution de clés moyen de 10,2 Mbps dans des opérations continues d'une durée de plus d'un mois. Il s'agit d'une première démonstration mondiale de distribution de clés cryptographiques quantiques à des vitesses supérieures à 10 Mbps dans un environnement réel.

Par ailleurs, l'introduction d'un réseau de capteurs sans fil dans les lignes de fibres optiques installées susmentionnées a permis de mesurer les fluctuations environnementales externes aux communications telles que les variations tout au long de l'année des vibrations des fibres optiques dues à des facteurs tels que les changements de température, pluie, couverture de neige, vent fort, et tremblements de terre, clarifier leurs relations avec les performances de communication du chiffrement quantique.

Toshiba continuera à poursuivre des essais opérationnels sur le terrain et autres dans le but d'applications pratiques de la technologie de cryptographie quantique dans divers domaines et cas d'utilisation, y compris médical, financier, et infrastructures de communication. ToMMo continuera à promouvoir l'utilisation de technologies TIC sûres et sécurisées pour réaliser de futurs soins médicaux basés sur les informations génomiques.