NVIDIA通过量子密钥研究来加强网络安全

作为 NVIDIA 推动更安全数据中心研究的一部分， NVIDIA 高级研发团队正在与欧洲和以色列的其他顶级组织一起开展量子密钥分发 (QKD) 技术研究。这些举措由欧盟 Horizon 2020 计划和以色列创新局资助。

QKD 是一种高度安全的加密方法，用于在双方之间传输私钥。基于量子力学的原理，通过 QKD 交换的私钥提供了针对任何类型的计算机（经典计算机或量子计算机）的安全保障，并且可以被已建立的加密应用程序使用。

迄今为止，QKD 已经在特定用户群的应用场景中实现了试点商业部署，同时正在进行深入研究，以使该技术得以普及。

NVIDIA 高级研发团队秉承这一愿景，与众多组织开展了以下项目。这些项目是在欧洲量子旗舰计划 (European Quantum Flagship) 的框架下被选定获得资助的，该计划是欧盟于 2018 年发起的一项重大研究计划。

CiViQ（连续可变量子通信）的研究领域是在光通信网络中的灵活且经济高效的集成量子通信技术。

CiViQ 利用连续变量 QKD (CV-QKD) 技术，并通过协议扩展、标准化网络接口和高性能光子集成电路对其进行扩展。

在本项目中， NVIDIA 研究了其 DPU 与项目的 QKD 基础设施的紧密交互。NVIDIA 演示了如何使用 QKD 设备检索到 DPU 中的量子密钥来创建具有 256 位 AES 信道的 IPsec 隧道。CiViQ 涉及 QKD 的主要电信运营商、集成商和开发商。

UNIQORN（人人可负担的量子通信：从制造到应用彻底改变的量子生态系统）开发了一种设计和制造框架，用于在室温下运行的紧凑型、低成本 QKD 设备，并利用光子集成的优势。

该项目使用量子感知的软件定义网络对现场试验中的集成 QKD 设备进行评估。

在该项目中，NVIDIA 展示了一款启用量子技术的网卡，它可以使用从量子随机数生成器 (QRNG) 获得的随机数。QRNG 透明地暴露于 DPU ，作为用户可用的随机数发生器设备。

UNIQORN 的跨学科方法汇集了来自量子光学、光子集成和网络的欧洲领先参与者。这使他们能够从实验室科学转向现场部署，并弥合大型（政府）和小型（住宅）最终用户之间的量子鸿沟。

openQKD（开放式欧洲量子密钥分发试验台）创建了一个开放的 QKD 试验台，从而向潜在的最终用户和来自研究与行业的利益相关者推广网络功能和用例。该项目汇集了来自 13 个国家的多学科团队，负责调查 QKD 用例，并整合最先进的 QKD 试验台。

在这个项目中， NVIDIA 探索了云数据中心用例，并将其测试站点作为 QKD 实验的本地中心纳入了项目网络。

除了在欧洲的研究活动外， NVIDIA 高级开发团队还于 2020 年加入了量子通信联盟。该联盟是由以色列行业领导者和学术机构牵头的一项为期三年的计划，部分资金来自以色列创新局。他们的愿景是以经济高效的方式改进量子加密，重点关注三个领域：

1. 数据中心通信系统

2. 从单个通信信道向网络传输数据

3. 建立用于传输加密密钥的安全通信系统

在该项目中， NVIDIA 通过在智能网卡中集成量子通信接口以及演示真实数据中心 QKD 网络，解决了数据中心内部和数据中心间的安全通信难题。

在 MATQu （量子计算材料）项目中实现了类似的概念， NVIDIA 团队在该项目中探索了其 DPU 技术在量子计量领域的可集成性。该项目得到欧盟 ECSEL 联合承诺框架的支持。

NVIDIA DPU 提供增强的安全性和实时处理功能。在这些集成了 DPU 的计划中，NVIDIA 的合作伙伴关系使我们能够将研究向零信任及无处不在的安全架构推进，在这种架构中，安全性超越了数据中心边界，延伸到每台服务器的边缘。