GCRI · 量子技術
量子通信
Quantum communications use quantum states of light to distribute encryption keys with security rooted in physics, and in future to link quantum computers and sensors in networks. Quantum key distribution works over limited distances and needs dedicated hardware and trusted nodes today. This page sets out how quantum communications work, what they can and cannot secure, and what evidence serves the network operators and security agencies weighing them.
Quantum communications in seven parts.
Quantum communications: how the risk develops.
Communications research and deployment limits. The dossier below sets out how the risk develops, what is measured, where the data come from, how it is modelled and who decides.
Measurement reveals eavesdropping
In quantum key distribution, measuring a quantum state disturbs it, so an eavesdropper introduces detectable errors. Keys are kept only when error rates are low.
Distance is limited by loss
Photons are lost in fibre, limiting direct links. Longer networks use trusted relay nodes or satellites, each with security implications.
Implementations can be attacked
Real devices deviate from ideal theory. Side-channel attacks on detectors and sources have been demonstrated, so security depends on implementation and certification.
Quantum networks are early
Distributing entanglement between distant nodes needs quantum repeaters and memories, which are still in research.
耐量子計算機暗号への移行トラッカー。
このテーマを追跡するためにチームが使う画面：その指標、状態、決定。名前は例であり、値はイメージです。
ポスト量子移行追跡ツール
Quantum communications · Crypto inventory · Wave 2
移住
- 目録暗号すべて
- 優先順位をつけるデータの寿命
- 選択する標準アルゴリズム
- ハイブリッド展開従来型と PQC
- 試験相互運用性
- 切り替え退役
優先度別のシステム
| アーカイブの署名 | RSA-2048 | 28 | ML-DSA ハイブリッド | 試験運用 |
| VPN ゲートウェイ | ECDH | 9 | ML-KEM ハイブリッド | 計画中 |
| 決済 HSM | RSA-3072 | 11 | ベンダーのロードマップ | 阻害中 |
| Web TLS | ECDHE | 2 | ハイブリッド鍵交換 | 完了 |
進捗
Quantum communication touches the networks domains depend on.
- エネルギー結合Grid control networks are candidate users of quantum key distribution.What to watchCost and range limits
- 健康結合Health networks weigh QKD against post-quantum cryptography.What to watchAgency guidance on QKD use
- 水結合Utilities are more likely to migrate to post-quantum algorithms.What to watchAlgorithm migration plans
Communication studies are designed for the Exponential Technology series. Standards work sits in ETSI’s QKD group and the ITU-T Y.3800 series; several national security agencies prefer post-quantum cryptography to QKD for most uses.
- Network trial reports.
- Security analyses of QKD implementations.
How quantum communications is modelled, measured and tested.
モデル、その仮定、データ、不確実性を、科学者やエンジニアが確認する形で示します。構造は公表された手法に従っています。描かれた値は例示であり、知見ではありません。
システム・モデル
The couplings between the systems in quantum communications: signs of influence, a reinforcing and a balancing loop, and cross-links where stress jumps.
何を、どの程度うまく測定しているか。
各指標には、その単位、更新頻度、背後にある出典の種類、値が持つことになるエビデンスのラベルが付いています。値は表示しません：プログラムが自らの権限のもとで値を提供します。
| 指標 | 単位 | 周期 | 出典の種類 | ラベル |
|---|---|---|---|---|
| QKD link distance | kilometres | per demonstration | Published experiments | 報告値 |
| Secret key rate | bits per second at a stated distance | per demonstration | Published experiments | 報告値 |
| Deployed QKD network nodes | 件数 | 年次 | Operator and government reports | 報告値 |
| Security evaluations completed for QKD products | 件数 | 年次 | Evaluation scheme records | 公表統計 |
| Quantum memory storage time | milliseconds | per experiment | Peer-reviewed results | 観測 |
| Satellite QKD demonstrations | 件数 | 年次 | Agency reports | 報告値 |
エビデンスの出所。
名前の明示された公開データセットと機関の記録。それぞれにライセンス区分があります。合意に基づく出典は、その条件のもとでのみ使用し、再公開することはありません。
| 出典 | 提供するもの | ライセンス区分 |
|---|---|---|
| ETSI ISG QKD specifications | Component, interface and security specifications | Public, ETSI terms |
| ITU-T Y.3800 シリーズ | Network recommendations for QKD | Public, ITU terms |
| National cyber agency positions on QKD | Agency views on QKD versus post-quantum cryptography | Public, terms per agency |
| EuroQCI programme documentation | European quantum communication infrastructure plans | Public, EU terms |
| Peer-reviewed quantum communication literature | Experimental results | Licence per article |
誰が決め、エビデンスが何に役立つか。
Quantum Technologies prepares evidence. The decisions below are taken by the authorities named, under their own rules, and never by the platform.
| 誰が決定するか | 質問 | このページが提供するエビデンス |
|---|---|---|
| Network operators | Whether QKD fits any of their links and threat models | Use comparisons; architecture reviews |
| National cyber agencies | What position to take on QKD for government use | Implementation security evidence |
| 研究資金提供者 | How to fund quantum network research | Progress on memories and repeaters |
このトピックが生み出す成果物
- Comparisons of QKD and post-quantum cryptography for specific uses
- Network architecture reviews including trusted nodes
- Summaries of implementation security evidence
- Evidence notes for operators
専門家が問うこと。
Communications questions weigh physical security against practical limits.
- What security does quantum key distribution actually provide, and under what assumptions?
- How far can quantum signals travel through fibre or free space before they are lost?
- Do trusted relay nodes undermine end-to-end security?
- How do implementation flaws in real devices open side channels?
- How does quantum key distribution compare with post-quantum cryptography for a given use?
メカニズムと要因。
Quantum key distribution relies on the principle that measuring a quantum state disturbs it, so two parties can detect an eavesdropper and agree a secret key. The security of the ideal protocol rests on physics rather than on assumptions about computational difficulty. Real システム, however, use imperfect sources and detectors, and several attacks have exploited those imperfections.
Photons are absorbed and scattered in fibre, which limits direct links to relatively short distances. Longer networks currently rely on trusted nodes, where the key is held in classical form and must be protected conventionally. Quantum repeaters, which would extend range without trusted nodes, remain a research goal. Satellites have been used to demonstrate links over long distances.
どのように研究され、手法がどこで止まるか。
| 手法またはデータ | 表示内容 | 限界 |
|---|---|---|
| Security proofs | Theoretical security of protocols | Proofs assume idealised devices |
| Implementation testing and quantum hacking research | Vulnerabilities in real equipment | Testing cannot prove the absence of flaws |
| Network trials | Performance, key rates and operations | Trials are limited in scale and duration |
| Comparative security assessment | When quantum or post-quantum approaches fit | Depends on threat model and system constraints |
Where this page’s references lead.
このページの読解の基準となる機関と文書。状態と版は変わります。各リンクは発行機関へ移動します。
質問と回答。
What is quantum key distribution?
Is QKD unbreakable?
Should organisations use QKD or post-quantum cryptography?
Is quantum key distribution unbreakable?
Does quantum communication replace post-quantum cryptography?
What is a quantum internet?
このページからエビデンスを提供する。
報告書 is the Consortium’s quarterly publication. What you know about this subject can become evidence, a case or a correction in the next edition, credited to you and published under CC BY 4.0 where it is your own work.
- メールゲートウェイ GW-GCRIこのページから送信するエビデンス、訂正、事例、手法、レビュー、翻訳、プロファイルへの入力。このページのタグが付いて届くため、担当の編集者が受け取ります。
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法的文書。
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