2023 Fiscal Year Research-status Report
Quantum Key Distribution on Airport Surface for Secure ADS-B
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22K04098
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| Research Institution | National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology |
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Principal Investigator |
金田 直樹 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 電子航法研究所, 主任研究員 (10392797)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮崎 裕己 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 電子航法研究所, 領域長 (40392782)
塩見 格一 福井医療大学, 保健医療学部, 教授 (60392768)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 量子鍵配送 / 情報セキュリティ / 光無線通信 / 航空通信 / 航空機監視システム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
航空交通の安全性を確保する航空交通管理のためのインフラには，高度のサイバーセキュリティ対策が必要不可欠であり暗号化は有効な対策である。暗号化の前に送信者と受信者は秘密の鍵と呼ばれる暗号化および復号に必要な情報を共有する。解読に数万年かかるために安全とされる公開鍵暗号を用い，送信者と受信者は鍵を安全に共有できる。しかし，一般的な公開鍵暗号は将来の量子コンピュータにより数時間で解読できてしまう。量子鍵配送(Quantum Key Distribution, QKD)は，安全でない通信手段により秘密鍵の共有を実現し，かつ，量子力学の基本原理により秘密鍵の漏洩がないことを保証できるため，現在の公開鍵暗号と比較して決定的に優れている。
本研究では，2040年頃に航空交通管理のためのインフラとして予想されるADS-Bにおいて，空港面の航空機と地上施設での間で光通信によるQKDが利用できるか技術的な検証を行う。量子複製不可能定理により，任意の量子状態を増幅することは不可能であるためQKDでは伝送損失と雑音を減らすことが重要である。
本研究は，以下(1),(2)の研究開発を実施する。(1) 空港面における航空機と地上間の光伝送損失と環境光を測定し， QKDの性能を推定する。(2) 2040年頃の航空交通管理のためのインフラとしてADS-Bを想定し，QKDによるセキュリティ改善のための手法を検討する。
2年目の令和5年度は，航空機で測定することを念頭に広帯域の光自由空間損失を測定する方法を検討し，定量的に評価する手法を確立した。また，民間航空における情報セキュリティの現状について調査した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
鍵配送問題を解決するための既存技術である公開鍵基盤により，安全な航空通信や航空航法に関する実装や実装を前提とする検討が現在すすめられているが，航空監視システムへの公開鍵基盤の適用については実装や実装を前提とする検討がなく，無線信号の方式から検討する必要があることがわかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
実際の航空機における量子鍵配送の利用を想定し、当所の実験用航空機の窓による透過損失特性を測定し、航空機と地上間で量子鍵配送を行うのに適した条件を示す。
量子鍵配送により共有した鍵を使い，航空機監視システムに適用について検討する。
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| Causes of Carryover |
これまで利用していた光スペクトラムアナライザを令和5年度に校正に出したところ，校正結果が不合格となった。令和6年度の実験を行うためには同等の性能を持つ校正済みの光スペクトラムアナライザをレンタルする必要があり，そのために必要な予算を残すこととした。
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