次世代通訊戰開打　日英攜手量子標準化　東芝突破通訊距離限制

被譽為理論上無法破解的次世代通訊技術「量子加密通訊」，正逐步邁向實際運用。東芝近期成功在德國完成長距離量子通訊實驗，日本政府亦與英國簽署量子合作備忘錄，積極介入國際標準制定。

隨著量子電腦的普及將動搖現行加密體系，各國正加速部署量子技術，以確保國家資安與經濟主權。

突破極限：東芝實現長距離量子通訊

量子加密通訊利用量子力學的特性，將加密鑰匙載於光子並透過光纖傳送。若第三者試圖竊聽，光子的狀態會立即改變，從而發出警示。由於光子本身極為不穩定，傳統技術的通訊距離受限於約 150 公里，欲延長距離則需使用需冷卻至絕對零度的中繼設備，成本高昂且部署困難。

日企東芝突破上述限制，成功透過自家開發的「雙場量子密鑰分發」（TF-QKD）技術，連接德國兩座相距 253.9 公里的資料中心。該方法由通信雙方分別從各自地點發送光子至中繼站，由中繼站上的光子檢出裝置比對與分析訊號，準確建立對稱加密所需的鑰匙。

該裝置僅需攝氏 -30 度左右即可穩定運作，長度僅約 42 公分，便於攜帶與部署，無需使用體積龐大且需極低溫冷卻的中繼器。這項成果已於 2025 年 4 月刊登於英國科學期刊《Nature》，成為量子通信長距離化的重要里程碑。

量子簡介：物質極微單位　顛覆經典物理的世界
所謂「量子」，指原子以下的極小物質或能量單位，包括電子、光子等。量子擁有同時具備「粒子」與「波動」的雙重性，並能透過「量子糾纏」現象，在遠距間實現瞬間資訊傳遞。

量子力學的發展帶動多項技術突破，其中「量子電腦」可藉由「0 與 1 同時存在」的量子位元大幅提升運算能力，「量子加密通信」則運用光子不確定性與糾纏現象達成無法破解的資訊傳輸。

日英深化協作　搶占國際標準制定主導權

為搶占國際話語權並保障國內企業利益，日本政府正積極與理念相近的國家合作。2025 年 4 月，日本與英國簽署首份量子技術合作備忘錄，展開在標準制定、供應鏈安全、人材交流與技術驗證等多層次合作。雙方將新設「安保政策對話」機制，強化量子技術對國家安全影響的共識。

英國為全球量子企業投資額第二高的國家，僅次於美國。日本則期望透過與英國、歐盟等民主夥伴深化合作，在尚未定型的量子標準中掌握先機，擴大本國企業的國際商機。

目前，日本已與美國（2019 年）、丹麥（2025 年）簽署類似協定。政府亦預定於 6 月公布新版國際標準化戰略，將量子科技列為「戰略重點領域」，集中資源投入。

日本總務省推動國產化　提前因應量子電腦威脅

隨著量子電腦逐漸邁向實用化，現行依賴質因數分解等數學問題的加密技術可能於 2030 年前面臨破解危機。總務省預計自 2025 年起推動量子加密通訊的實際運用支援計畫，目標是在加密技術失效前，建立具備長距離與高速傳輸能力的國產系統。

該計畫將由情報通信研究機構（NICT）主導，藉由公募選出具潛力的企業投入研發，包括東芝、NEC 等。五年內將動員官民資源投入數百億日圓，並透過 NICT 架設的既有量子網路驗證技術可行性。

根據內閣府量子技術創新會議報告，日本企業在密鑰生成速度、傳輸距離與設備穩定性上具備世界水準，但在實用化進度上仍面臨與中國、歐洲的競爭壓力。

打造全球首座「不可竊聽」資料中心

NICT 預定於 2025 年度末前，建置全球首座具備防竊聽功能的資料中心。該設施將結合量子加密通信與「秘密分散」技術，確保包含醫療與金融在內的高機密資料，即便面對量子電腦攻擊也難以解密。

資料中心將以 NICT 小金井總部為核心，連接東京半徑約 100 公里內逾 20 個據點，並與東京大學、九州大學、NEC、NTT 等單位合作，導入專用光纖線路與量子裝置。透過將資料加密後拆分並分散儲存，可大幅提升整體資訊防衛強度。

2025 年內將以醫療與金融機構的實際資料進行測試，未來將推動商業化，轉移技術給雲端業者與電信商，打造全國型資安防護網。

中國完成量子衛星長距離實驗　全球競爭白熱化

全球主要經濟體皆將量子通訊視為資安與經濟戰略的核心。中國已建置北京與上海間的量子通訊網路，並透過專用衛星實現中國至南非間逾 12,900 公里的量子密鑰分發。英國則於倫敦建置商業量子網路，由匯豐（HSBC）等機構參與驗證。美國、歐盟、韓國、新加坡等亦同步推進。

歐洲各國與中國、奧地利等亦透過衛星展開國際間量子通信實驗。全球正加快構建「量子網際網路」，朝實現跨國、跨地區的安全通訊目標邁進。

NICT 亦計畫擴展關西等地區的量子網路，2030 年完成全國範圍佈建，並於 2035 年前具備與海外進行量子通訊的能力。

應用挑戰仍在　設備成本與穩定性有待突破

儘管量子加密通訊具備理論上無法破解的優勢，實際應用仍面臨設備高昂、中繼不穩、維運成本龐大等技術門檻。例如前述提及現階段不經中繼的傳輸距離僅約 100 公里；中繼器多需極低溫冷卻與高度精密維護，目前難以大規模部署。

NICT 的藤原幹生研究中心長表示：「未來資料中心若能降低維護成本，將有助於擴大使用規模。」橫濱國立大學教授堀切智之亦強調，應重視量子技術領域的基礎人才培養與長期研發投入。

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參考新聞連結：
2025/06/02　日経　「量子暗号通信」長距離化へ技術競う　東芝など、世界で開発加速
2025/04/24　日経　量子の国際規格づくり、日英が協力　初の覚書を締結へ
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2024/12/03　日経　量子通信で盗聴防止、25年度にデータセンター　情通機構
2024/10/08　日経　量子暗号通信とは　不正解読は理論上不可能
2025/03/01　日経　量子とは　原子以下の物質やエネルギーの単位
2025/04/28　内閣府　日英間の量子科学技術に関する協力覚書への署名について