論文の概要: Demonstration of Quantum-Secure Communications in a Nuclear Reactor
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.17502v2
- Date: Thu, 29 May 2025 20:25:21 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-06-02 12:43:13.066301
- Title: Demonstration of Quantum-Secure Communications in a Nuclear Reactor
- Title（参考訳）: 原子炉における量子安全通信の実証
- Authors: Konstantinos Gkouliaras, Vasileios Theos, True Miller, Brian Jowers, George Kennedy, Andy Grant, Terry Cronin, Philip G. Evans, Stylianos Chatzidakis,
- Abstract要約: 量子鍵分散(QKD)は、初めて無条件で安全な遠隔通信を約束する。
この研究は、将来のデジタル駆動型原子炉技術のための量子ベースの安全な遠隔通信の可能性を示している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.34975755266458003
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum key distribution (QKD), one of the latest cryptographic techniques, founded on the laws of quantum mechanics rather than mathematical complexity, promises for the first time unconditional secure remote communications. Integrating this technology into the next generation nuclear systems - designed for universal data collection and real-time sharing as well as cutting-edge instrumentation and increased dependency on digital technologies - could provide significant benefits enabling secure, unattended, and autonomous operation in remote areas, e.g., microreactors and fission batteries. However, any practical implementation on a critical reactor system must meet strict requirements on latency, control system compatibility, stability, and performance under operational transients. Here, we report the complete end-to-end demonstration of a phase-encoding decoy-state BB84 protocol QKD system under prototypic conditions on Purdue's fully digital nuclear reactor, PUR-1. The system was installed in PUR-1 successfully executing real-time encryption and decryption of 2,000 signals over optic fiber distances up to 82 km using OTP-based encryption and up to 140 km with AES-based encryption. For a core of 68 signals, OTP-secure communication was achieved for up to 135 km. The QKD system maintained a stable secret key rate of 320 kbps and a quantum bit error of 3.8% at 54 km. Our results demonstrate that OTP-based encryption introduces minimal latency while the more key-efficient AES and ASCON encryption schemes can significantly increase the number of signals encrypted without latency penalties. Additionally, implementation of a dynamic key pool ensures several hours of secure key availability during potential system downtimes. This work shows the potential of quantum-based secure remote communications for future digitally driven nuclear reactor technologies.
- Abstract（参考訳）: 量子鍵分布(Quantum Key Distribution, QKD)は、量子力学の法則に基づいて作られた最新の暗号技術の一つである。
この技術を次世代の核システムに統合する - 普遍的なデータ収集とリアルタイム共有、最先端の機器化とデジタル技術への依存の増大のために設計された - は、遠隔地での安全で意図しない自律的な操作を可能にし、マイクロリアクターやフィッションバッテリなどの大きな利益をもたらす可能性がある。
しかし, 臨界炉システムの実用化には, 運転過渡期におけるレイテンシ, 制御システムの互換性, 安定性, 性能に関する厳密な要件を満たさなければならない。
本稿では、Purdueの完全デジタル原子炉PUR-1のプロトタイプ条件下で、位相符号化デコイ状態BB84プロトコルQKDシステムのエンド・ツー・エンドでの実演を報告する。
このシステムはPUR-1に実装され、最大82kmの光ファイバー距離で2,000の信号のリアルタイム暗号化と復号に成功し、最大140kmのAESベースの暗号化を施した。
68信号のコアでは、最大135kmでOPP-セキュア通信が達成された。
QKDシステムは安定な秘密鍵レートを320kbps、量子ビット誤差を54kmで3.8%維持した。
以上の結果から,OPPベースの暗号化ではレイテンシが最小になる一方,鍵効率のよいAESやASCONの暗号化方式では,レイテンシのペナルティを伴わずに暗号化される信号の数が大幅に増加することが示唆された。
さらに、動的キープールの実装により、潜在的なシステムのダウンタイムの間、数時間の安全なキーアベイラビリティが保証される。
この研究は、将来のデジタル駆動型原子炉技術のための量子ベースの安全な遠隔通信の可能性を示している。
関連論文リスト
- Micius, the world's first quantum communication satellite, was hackable [55.86191108738564]
量子鍵分布のためのデコイ状態BB84プロトコルは、世界初の量子通信用衛星であるMiciusで使用されている。
搭載されている8つのレーザーダイオード間の相対時間遅延が発見された。
物理学の法則に反しない限り、可能な限り完璧な装置を使用する潜在的な攻撃者は、少なくとも98.7%のケースにおいて、信号装置とデコイ状態を区別できることを示した。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-05-10T06:30:38Z) - Combined Quantum and Post-Quantum Security for Earth-Satellite Channels [3.835450563934687]
実時間プロトタイプ量子鍵分布(QKD)システムの結果について述べる。
我々のシステムのユニークな側面は、QKDと既存の暗号手法を統合して、量子耐性セキュリティを確保することである。
我々の研究は、高度暗号化標準(AES)による量子後セキュリティと、絡み合いベースのQKDプロトコルによる量子セキュリティの両方を提供するBBM92プロトコルのデプロイを初めて実証した。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-02-20T04:08:23Z) - Towards efficient and secure quantum-classical communication networks [47.27205216718476]
量子鍵分散(QKD)とポスト量子暗号(PQC)の2つの主要なアプローチがある。
これらのプロトコルの長所と短所を紹介し、それらを組み合わせて、より高いレベルのセキュリティと/またはキー配布の性能向上を実現する方法について検討する。
我々は,量子古典通信ネットワークのためのハイブリッド暗号プロトコルの設計について,さらなる研究を希望する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-11-01T23:36:19Z) - Experimental composable key distribution using discrete-modulated continuous variable quantum cryptography [1.9464379888286716]
構成可能な有限サイズの鍵を生成する4状態DM CVQKDシステムの最初の実験例を示す。
この達成は、高度なセキュリティ証明を使用することで実現される。
結果は、実用的で高性能でコスト効率が高く、セキュアな量子鍵分散ネットワークの大規模展開に向けた重要な一歩である。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-10-17T16:05:08Z) - Quantum Key Distribution for Critical Infrastructures: Towards Cyber
Physical Security for Hydropower and Dams [0.4166512373146748]
水力施設は、しばしば中央の遠隔操作室から遠隔で監視または制御される。
通信は、インターネットを使って施設の制御システムを遠隔操作したり、制御室から機械にネットワーク経由で制御コマンドを送信する。
コンテンツは公開鍵を使って暗号化され、復号化され、通信された情報を保護する。
対照的に、量子鍵分布(QKD)は計算問題に基づいておらず、従来の公開鍵暗号に代わるものである。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-10-19T18:59:23Z) - Practical quantum secure direct communication with squeezed states [55.41644538483948]
CV-QSDCシステムの最初の実験実験を行い,その安全性について報告する。
この実現は、将来的な脅威のない量子大都市圏ネットワークへの道を歩み、既存の高度な波長分割多重化(WDM)システムと互換性がある。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-06-25T19:23:42Z) - Quantum Key Distribution Using a Quantum Emitter in Hexagonal Boron
Nitride [48.97025221755422]
六方晶窒化ホウ素中の明るい単一光子源を用いた室温, 離散可変量子鍵分布系を実証した。
我々は100万ビットの鍵を生成し、約70,000ビットの秘密鍵を6%の量子ビット誤り率で証明した。
本研究は,hBN欠陥で実現した有限鍵BB84QKDシステムの最初の証明である。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-02-13T09:38:51Z) - FIPS Compliant Quantum Secure Communication using Quantum Permutation
Pad [0.602276990341246]
本稿では,量子セーフデータを用いたTLS 1.3プロトコルを実現するネストモードを提案する。
ネストしたTLS 1.3のハンドシェイキングフェーズとPQCと対称暗号化フェーズのパフォーマンスへの影響について検討した。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-12-30T21:56:35Z) - Single-emitter quantum key distribution over 175 km of fiber with
optimised finite key rates [45.82374977939355]
伝送波長に変換された量子ドット周波数を用いて、ファイバーベースの量子鍵分布を行う。
我々は、政権内で最大175kmの正の鍵レートを示す。
この結果は、長距離シングルエミッタQKDネットワークの実現に向けての大きな進歩を示している。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-09-07T18:03:36Z) - First demonstration of a post-quantum key-exchange with a nanosatellite [58.579141089302816]
我々は、Kyber-512を用いて、低軌道上のナノサテライトSpooQy-1と量子後鍵交換を示す。
この実装は、SWaP制約ナノサテライト上での量子セーフ認証鍵交換および暗号化システムの実現可能性を示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-06-02T10:45:27Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。