最近，美国洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Laboratory)的一个量子密码(QC)团队首次成功完成了使用量子密码保护电网控制数据的演示。
The demonstration was performed in the electric grid test bed that is part of the Trustworthy Cyber Infrastructure for the Power Grid (TCIPG) project at the University of Illinois Urbana-Champaign (UIUC) that was set up under the Department of Energy’s Cyber Security for Energy Delivery Systems program in the Office of Electricity Delivery and Energy Reliability.
需要进行控制电网的新方法以适应新的能源，例如可再生能源，其可用性可以在短时间内波动。这需要从控制中心传输数据;但是对于网格控制使用，数据必须既值得信赖并没有延迟交付。难以满足标准加密技术的强验证和低延迟的同时要求。需要进一步加强现有网络安全保护的新技术。
量子密码学提供了一种检测和击败可能试图拦截或攻击通信的对手的方法。单光子被用来在用户之间产生安全的随机数，然后这些随机数被用来验证和加密网格控制数据和命令。因为随机数是安全产生的，它们作为数据认证和加密算法的加密密钥材料。
量子安全通信系统的核心是一种独特的小型化QC发射器发明，称为QKarD，比任何竞争的QC设备小五个数量级。洛斯阿拉莫斯的首席研究员简·诺德霍尔特(Jane Nordholt)是这样说的:“这个项目表明，量子密码与电网控制通信是兼容的，提供了基于物理定律的强大安全保证，而不会造成数据传输的过度延迟。”
2012年末在美国伊利诺伊大学厄本分校进行的一次演示表明，量子密码学提供了必要的强大安全保证，延迟至少比要求小两个数量级(通常为250微秒，包括穿越连接两个节点的25公里光纤的120微秒)。此外，该团队的量子安全通信系统证明，这种能力可以只用一根光纤来携带量子、单光子通信信号;数据包;和命令。“此外，我们的系统可扩展到多个监视器和几个控制中心，”洛斯阿拉莫斯的联合首席研究员理查德·休斯(Richard Hughes)说。
TCIPG网络物理测试床提供了一个现实的环境，可以在完全可定制的环境中探索尖端研究，并证明新兴智能电网技术。在本演示中，使用实时数字模拟器利用高保真功率仿真，以使循环功率仿真中的硬件能够驱动实际相量测量单元（PMU），设备，在当今的电网上监控其操作。
“模拟器为现实世界的情景提供了一种技术，”Tim Yardley表示，Tim Yardley，Tim Yardley，Tim Yardley，Tech Services助理总监。“我们不仅仅是使用完美或模拟数据，因此结果表明了真正的可行性。”
电源仿真运行一个著名的电源总线模型，该模型由于引入故障而受到干扰，从而驱动连接的硬件PMU上的模拟输入。然后，PMU通过标准协议与量子加密设备进行通信，该设备负责密钥的生成、通信和穿越25公里光纤的连接的加密/解密。然后用相量数据集中器收集和可视化数据。
美国伊利诺伊大学香槟分校Donald Biggar Willett工程教授、TCIPG首席研究员William H. Sanders说:“这个演示不仅代表了一个现实的电力模型，而且还利用了在能源领域已经广泛部署的硬件、软件和标准通信协议。”“演示的成功强调了TCIPG信息物理试验台的力量和洛斯阿拉莫斯开发的量子密码技术的强度。”
洛斯阿拉莫斯团队提交了23项美国和外国专利申请，这些发明使量子安全通信成为可能。洛斯阿拉莫斯技术转让部门已经收到了来自电网控制部门的两家公司的许可申请，该办公室计划在2013年初举办一个行业研讨会，届时该团队的专利将获得许可。
洛斯阿拉莫斯的研究小组正在寻求资金，以开发使用集成光电技术的下一代QKarD，这将更小，更高度集成，并打开制造过程的大门，从而大大降低单位成本。
提交：快速原型设计
