JP5366229B2 - Quantum cryptography communication method - Google Patents

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本発明は、特に、量子暗号通信方法に関し、特に、衛星等における移動体通信のように量子暗号通信を行う送信機と受信機との間の相対的位置が変化する場合に適した量子暗号通信方法に関する。   The present invention particularly relates to a quantum cryptography communication method, and in particular, quantum cryptography communication suitable for a case where the relative position between a transmitter and a receiver that perform quantum cryptography communication changes as in mobile communication on a satellite or the like. Regarding the method.

量子暗号通信において、送信機と受信機との間の同期のために、送信機と受信機とで折り返し用の同期信号を生成して送信する方法が提案されている(特許文献1、特許文献2参照)。   In quantum cryptography communication, a method has been proposed in which a synchronization signal for return is generated and transmitted between a transmitter and a receiver for synchronization between the transmitter and the receiver (Patent Document 1, Patent Document). 2).

また、量子暗号通信において、弱い量子信号の検出を確実に行うために、QKDステーションの間で同期パルスを交換して位相をロックする方法が提案されている(特許文献3参照)。   Further, in quantum cryptography communication, a method of exchanging synchronization pulses between QKD stations and locking the phase has been proposed in order to reliably detect weak quantum signals (see Patent Document 3).

更に、量子暗号通信において、光クロックを光検出器で検出し、その検出出力を狭帯域のフィルタを介してシンセサイザに入力してタイミングを生成する方法が提案されている(特許文献4参照)。   Furthermore, in quantum cryptography communication, a method has been proposed in which an optical clock is detected by a photodetector and the detection output is input to a synthesizer via a narrowband filter to generate timing (see Patent Document 4).

特開2005−260911号公報JP 2005-260911 A 特開2005−117512号公報JP 2005-117512 A 特表2006−513678号公報JP-T-2006-513678 特開2004−356996号公報JP 2004-356996 A

前記特許文献1及び特許文献2によれば、折り返し用の同期信号に基づいて、送信機側において、常に位相同期をとる必要があり、このために、古典的な通信経路、例えば光ファイバからなる折り返し伝送路が必須である。従って、衛星等における移動体通信のように送信機と受信機との間の相対的位置が変化する即ち光の到来角度が変化する通信(以下、移動体通信という)には、量子暗号通信を適用することができなかった。   According to Patent Document 1 and Patent Document 2, it is necessary to always achieve phase synchronization on the transmitter side based on a synchronization signal for folding, and for this purpose, a classical communication path such as an optical fiber is used. A loopback transmission line is essential. Therefore, for communication in which the relative position between the transmitter and the receiver changes, that is, the angle of arrival of light changes (hereinafter referred to as mobile communication), as in mobile communication on a satellite or the like, quantum cryptography communication is used. Could not be applied.

また、前記特許文献3によれば、同期パルスに基づいて、常に位相をロックする必要があり、このために、前述の古典的な通信経路である折り返し伝送路が必須である。従って、前述の場合と同様に、移動体通信には量子暗号通信を適用することができなかった。   Further, according to Patent Document 3, it is necessary to always lock the phase based on the synchronization pulse, and for this reason, the above-described classical communication path, which is a folded transmission path, is essential. Therefore, as in the case described above, quantum cryptography communication cannot be applied to mobile communication.

更に、前記特許文献4によれば、送信機及び受信機において同様の光クロック信号を受信する必要があり、また、クロック信号がデータ信号である場合には対応できない。   Further, according to Patent Document 4, it is necessary to receive the same optical clock signal in the transmitter and the receiver, and it is impossible to cope with the case where the clock signal is a data signal.

以上に加えて、本発明者の検討によれば、移動体通信に量子暗号通信を適用しようとする場合、量子暗号に用いる偏光基底軸を、移動体通信を行う移動体間において、受信側で検出することができないという新たな問題が生じる。従って、量子暗号に用いる偏光基底軸を受信側で検出することができれば、移動体通信に量子暗号通信を適用することができると考えられる。   In addition to the above, according to the study by the present inventor, when applying quantum cryptography communication to mobile communication, the polarization basis axis used for quantum cryptography is determined between the mobile bodies performing mobile communication on the receiving side. A new problem arises that it cannot be detected. Therefore, if the polarization base axis used for quantum cryptography can be detected on the receiving side, it is considered that quantum cryptography communication can be applied to mobile communication.

また、本発明者の検討によれば、移動体通信に量子暗号通信を適用しようとする場合、量子鍵配布において光子(光子パルス)の到着時間を計測する際に、送信系と受信系に正確な時刻を刻む時計を持ち計測する必要があり、両者の時刻を合わせることが難しいという新たな問題が生じる。従って、送信系と受信系において正確に両者の時刻を合わる(又はこれに相当する手段を得る)ことができれば、移動体通信に量子暗号通信を適用することができると考えられる。   Further, according to the study of the present inventor, when quantum cryptography communication is applied to mobile communication, when measuring the arrival time of photons (photon pulses) in quantum key distribution, the transmission system and the reception system are accurate. A new problem arises in that it is necessary to have a clock that measures the time of day and measure it, and it is difficult to set the time of both. Therefore, it is considered that quantum cryptography communication can be applied to mobile communication if both times can be accurately set in the transmission system and the reception system (or a means equivalent to this can be obtained).

本発明は、量子暗号通信を行う送信機と受信機との間で、送信機と受信機との間で信号を同期することができる量子暗号通信方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a quantum cryptography communication method capable of synchronizing signals between a transmitter and a receiver between a transmitter and a receiver that perform quantum cryptography communication.

本発明の量子暗号通信方法は、送信機が、第1の量子鍵を生成し、前記第1の量子鍵を第1のデータに重畳して第1局にレーザ光を用いて送信し、前記第1局が、前記第1のデータ及び前記第1の量子鍵を受信して保持し、前記送信機が、第2の量子鍵を生成し、前記第2の量子鍵を第2のデータに重畳して第2局にレーザ光を用いて送信し、前記第2局が、前記第2のデータ及び前記第2の量子鍵を受信して保持し、前記送信機が、前記第1の量子鍵と前記第2の量子鍵の排他的論理和により第3の量子鍵を生成し、前記第1局及び前記第2局に送信し、前記第1局が、自己の保持する前記第1の量子鍵と前記第3の量子鍵との排他的論理和により、前記第2の量子鍵を生成し、前記第2局が、自己の保持する前記第2の量子鍵と前記第3の量子鍵との排他的論理和により、前記第1の量子鍵を生成する量子暗号通信方法であって、前記送信機と前記第1局及び第2局とに設けられた第1通信手段が、前記送信機と前記第1局及び第2局との間において、オンの期間とオフの期間とを含む2値の光信号であって量子暗号信号と比較してその強度が比較的強いパルス光からなる通信信号を送受信し、前記送信機と前記第1局及び第2局とに設けられた第2通信手段が、前記送信機と前記第1局及び第2局との間において、前記通信信号の送受信中であって前記通信信号が前記オフの期間に、2値の光信号であって前記通信信号と比較してその強度が比較的弱いパルス光からなる量子暗号信号を送受信し、前記第1及び第2通信手段が、前記通信信号と前記通信信号に重畳された前記量子暗号信号とを同一の光軸で送受信する。 In the quantum cryptography communication method of the present invention, a transmitter generates a first quantum key, superimposes the first quantum key on first data, transmits the first quantum key to a first station using laser light, and The first station receives and holds the first data and the first quantum key, and the transmitter generates a second quantum key, and converts the second quantum key into second data. Superimposing and transmitting to the second station using laser light, the second station receiving and holding the second data and the second quantum key, and the transmitter receiving the first quantum A third quantum key is generated by exclusive OR of the key and the second quantum key, and is transmitted to the first station and the second station, and the first station holds the first quantum key held by itself. The second quantum key is generated by an exclusive OR of the quantum key and the third quantum key, and the second station holds the second quantum key held by itself and the third quantum key. The exclusive OR of the quantum key, the first A quantum cryptography communication method for generating a quantum key, first communication means provided in the said transmitter first station and the second station is Pulse light that is a binary optical signal including an on period and an off period between the transmitter and the first station and the second station, and whose intensity is relatively stronger than that of the quantum cryptography signal. A second communication means provided in the transmitter, the first station, and the second station for transmitting and receiving a communication signal comprising the communication between the transmitter, the first station, and the second station; During transmission / reception of a signal and when the communication signal is in the OFF period, a quantum cryptography signal composed of pulsed light that is a binary optical signal and relatively weak in comparison with the communication signal is transmitted and received, The first and second communication means are superimposed on the communication signal and the communication signal. Send and receive the child encrypted signal with the same optical axis.

また、好ましくは、本発明の量子暗号通信方法においては、前記第2通信手段が、前記量子暗号信号を、前記通信信号が前記オフの期間において、前記通信信号の立ち下りに同期して当該立下りから予め定められた遅延時間の経過後に送受信する。   Preferably, in the quantum cryptography communication method according to the present invention, the second communication means generates the quantum cryptography signal in synchronization with a falling edge of the communication signal in a period in which the communication signal is off. Transmission / reception is performed after a predetermined delay time elapses from the downstream.

また、好ましくは、本発明の量子暗号通信方法においては、前記第1又は第2通信手段が、前記通信信号の伝送速度に対応してインクリメントされ、前記通信信号の伝播遅延より長い周期でリセットされるカウンタを備え、前記カウンタを用いて、相対時間の遅延を検出する。   Preferably, in the quantum cryptography communication method of the present invention, the first or second communication means is incremented corresponding to the transmission speed of the communication signal and reset at a cycle longer than a propagation delay of the communication signal. And a relative time delay is detected using the counter.

また、好ましくは、本発明の量子暗号通信方法においては、前記第1通信手段が、前記第2通信手段により送受信される前記量子暗号信号の光子パルスの偏光基底に合わせて、前記通信信号の偏光変調を行う。   Preferably, in the quantum cryptography communication method according to the present invention, the first communication means performs polarization of the communication signal in accordance with a polarization basis of a photon pulse of the quantum cryptography signal transmitted and received by the second communication means. Modulate.

本発明の量子暗号通信方法によれば、送信機が、第1の量子鍵を第1のデータに重畳してレーザ光を用いて第1局に送信し、第2の量子鍵を第2のデータに重畳してレーザ光を用いて第2局に送信すると共に、第1の量子鍵と第2の量子鍵の排他的論理和により生成した第3の量子鍵を第1局及び第2局に送信する。これにより、第1局が自己の保持する第1の量子鍵と第3の量子鍵との排他的論理和により第2の量子鍵を生成し、第2局が自己の保持する第2の量子鍵と第3の量子鍵との排他的論理和により第1の量子鍵を生成することができ、第1局及び第2局が量子鍵を共有することができる。   According to the quantum cryptography communication method of the present invention, the transmitter superimposes the first quantum key on the first data and transmits the first quantum key to the first station using the laser light, and transmits the second quantum key to the second data. The third quantum key generated by the exclusive OR of the first quantum key and the second quantum key is transmitted to the second station using laser light superimposed on the data, and the first and second stations Send to. As a result, the first station generates the second quantum key by the exclusive OR of the first quantum key held by itself and the third quantum key, and the second station holds the second quantum key held by itself. The first quantum key can be generated by exclusive OR of the key and the third quantum key, and the first station and the second station can share the quantum key.

また、本発明の量子暗号通信方法によれば、第1通信手段が比較的強いパルス光からなる通信信号を送受信し、第2通信手段が通信信号がオフの期間に比較的弱い量子暗号信号を送受信する。これにより、古典的な通信経路、例えば光ファイバからなる伝送路を不要とすることができ、衛星等における移動体通信に、量子暗号通信を適用することができる。また、通信信号の種類を問わないので、通信信号がデータ信号であっても量子暗号通信を適用することができる。また、本発明の量子暗号通信方法によれば、通信信号と通信信号に重畳された量子暗号信号とが同一の光軸で送受信される。これにより、調整すべき光軸が1本で良いので、送信機と受信機との間で容易に光軸を合わせることができる。   Further, according to the quantum cryptography communication method of the present invention, the first communication means transmits and receives a communication signal composed of relatively strong pulsed light, and the second communication means transmits a relatively weak quantum cryptography signal during a period in which the communication signal is off. Send and receive. Thereby, a classic communication path, for example, a transmission path made of an optical fiber can be made unnecessary, and quantum cryptography communication can be applied to mobile communication in a satellite or the like. Also, since the type of communication signal is not limited, quantum cryptography communication can be applied even if the communication signal is a data signal. Moreover, according to the quantum cryptography communication method of the present invention, the communication signal and the quantum cryptography signal superimposed on the communication signal are transmitted and received on the same optical axis. As a result, only one optical axis needs to be adjusted, so that the optical axis can be easily aligned between the transmitter and the receiver.

また、本発明の量子暗号通信方法によれば、量子暗号信号が、通信信号がオフの期間において、通信信号の立ち下りに同期して当該立下りから予め定められた遅延時間の経過後に送受信される。これにより、比較的強いパルス光からなる通信信号に妨害されることなく、比較的弱い(実際には極微弱な)量子暗号信号を送受信することができる。   Further, according to the quantum cryptography communication method of the present invention, the quantum cryptography signal is transmitted / received after the elapse of a predetermined delay time from the falling edge in synchronization with the falling edge of the communication signal in a period in which the communication signal is off. The Thereby, a relatively weak (actually very weak) quantum cryptography signal can be transmitted and received without being disturbed by a communication signal composed of relatively strong pulsed light.

また、本発明の量子暗号通信方法によれば、通信信号の伝送速度に対応してインクリメントされ通信信号の伝播遅延より長い周期でリセットされるカウンタを用いて、相対時間の遅延が検出される。これにより、量子鍵配布において光子の到着時間を計測する際に、送信系と受信系に正確な時刻を刻む時計を持つ必要を無くすことができ、両者の時刻を合わせる必要も無くすことができる。   According to the quantum cryptography communication method of the present invention, the relative time delay is detected using a counter that is incremented corresponding to the transmission speed of the communication signal and is reset with a period longer than the propagation delay of the communication signal. As a result, when measuring the arrival time of a photon in quantum key distribution, it is possible to eliminate the need to have a clock that accurately clocks the transmission system and the reception system, and to eliminate the need to synchronize the time of both.

また、本発明の量子暗号通信方法によれば、送受信された量子暗号信号の光子パルスの偏光基底に合わせて、通信信号の偏光変調が行われる。これにより、量子暗号に用いる偏光基底軸を、移動体通信を行う移動体間において、受信側で検出することができる。   Further, according to the quantum cryptography communication method of the present invention, the polarization modulation of the communication signal is performed in accordance with the polarization basis of the photon pulse of the transmitted / received quantum cryptography signal. Thereby, the polarization base axis used for the quantum cryptography can be detected on the receiving side between the mobile bodies performing mobile communication.

本発明の量子暗号通信装置の構成図である。It is a block diagram of the quantum cryptography communication apparatus of this invention. 本発明の量子暗号通信装置の送信機の構成図である。It is a block diagram of the transmitter of the quantum cryptography communication apparatus of this invention. 本発明の量子暗号通信装置の受信機の構成図である。It is a block diagram of the receiver of the quantum cryptography communication apparatus of this invention. 本発明の量子暗号通信の説明図である。It is explanatory drawing of the quantum cryptography communication of this invention. 本発明の量子暗号通信装置の他の構成図である。It is another block diagram of the quantum cryptography communication apparatus of this invention. 本発明の量子暗号通信の適用例を示す図である。It is a figure which shows the example of application of the quantum cryptography communication of this invention.

図1は本発明の量子暗号通信装置の構成図であり、本発明の量子暗号通信装置の構成の一例を示す。   FIG. 1 is a configuration diagram of the quantum cryptography communication device of the present invention, and shows an example of the configuration of the quantum cryptography communication device of the present invention.

量子暗号通信装置は、送信機101と受信機102とからなり、これらの間において光信号(レーザ光)を用いた量子暗号通信を行う。送信機101は、例えば通信衛星101からなる。即ち、移動体である。受信機102は、例えば地上局(基地局)102からなる。即ち、固定局である。   The quantum cryptography communication device includes a transmitter 101 and a receiver 102, and performs quantum cryptography communication using an optical signal (laser light) between them. The transmitter 101 includes a communication satellite 101, for example. That is, it is a moving body. The receiver 102 includes a ground station (base station) 102, for example. That is, it is a fixed station.

量子暗号通信装置は、第1通信手段103と第2通信手段104とを備える。第1通信手段103は、送信機101及び受信機102に設けられ、これらの間において、比較的強いパルス光からなる通信信号を送受信する。通信信号は、例えばデータ信号(例えば、動画像等)からなる。第2通信手段104は、送信機101及び受信機102に設けられ、これらの間において、通信信号がオフの期間に、比較的弱い(極微弱な)量子暗号信号を送受信する。   The quantum cryptography communication device includes first communication means 103 and second communication means 104. The 1st communication means 103 is provided in the transmitter 101 and the receiver 102, and transmits / receives the communication signal which consists of comparatively strong pulse light among these. The communication signal is composed of, for example, a data signal (for example, a moving image). The 2nd communication means 104 is provided in the transmitter 101 and the receiver 102, and transmits / receives a comparatively weak (very weak) quantum cryptography signal between these in the period when a communication signal is OFF.

図1から判るように、送信機101と受信機102との間の光路107は1本である。即ち、第1通信手段103による光路(伝送路又は通信経路)と第2通信手段104による光路とは、相互に一致する。即ち、同一の光軸107とされる。このために、送信機101には、第1通信手段103からの光信号と第2通信手段104からの光信号を重畳して出力する重畳手段105が設けられる。受信機102には、重畳して出力された光信号を受光して分離する分離手段106が設けられる。   As can be seen from FIG. 1, there is one optical path 107 between the transmitter 101 and the receiver 102. In other words, the optical path (transmission path or communication path) by the first communication unit 103 and the optical path by the second communication unit 104 coincide with each other. That is, the same optical axis 107 is used. For this purpose, the transmitter 101 is provided with a superimposing unit 105 that superimposes and outputs the optical signal from the first communication unit 103 and the optical signal from the second communication unit 104. The receiver 102 is provided with a separating means 106 that receives and separates the optical signal output in a superimposed manner.

図2及び図3は、各々、本発明の量子暗号通信装置の送信機101及び受信機102の構成図である。図2及び図3において、太線は光信号を示し、細線は電気信号を示す。図4は、本発明の量子暗号通信の説明図であり、特に、通信信号への量子暗号信号の重畳と、量子暗号信号の時刻の同定について示す。   2 and 3 are configuration diagrams of the transmitter 101 and the receiver 102 of the quantum cryptography communication apparatus of the present invention, respectively. 2 and 3, a thick line indicates an optical signal, and a thin line indicates an electric signal. FIG. 4 is an explanatory diagram of the quantum cryptography communication of the present invention, and particularly shows the superposition of the quantum cryptography signal on the communication signal and the identification of the time of the quantum cryptography signal.

最初に、図2を参照して、送信機101における第1通信手段103による通信信号の送信について説明する。送信機101における第1通信手段103は、基本的には、入力データレコーダ3、立下りトリガパルス生成回路(以下、トリガ生成回路)8、通信用レーザ16からなる。ビームスプリッタ17が重畳手段105である。   First, transmission of a communication signal by the first communication means 103 in the transmitter 101 will be described with reference to FIG. The first communication means 103 in the transmitter 101 basically includes an input data recorder 3, a falling trigger pulse generation circuit (hereinafter referred to as trigger generation circuit) 8, and a communication laser 16. The beam splitter 17 is the superimposing means 105.

入力データの送信に先立って、PN信号(擬似ノイズ信号又は擬似ランダム信号)が、スイッチSWを介して、トリガ生成回路8に入力される。従って、この時点では、スイッチSWは、後述するスイッチ制御信号に従って、PN発生器2とトリガ生成回路8とを接続するようにされる。PN発生器2は、例えば10MHzのクロック(発生器)1に同期して、予め定められたデータパターンを有するPN信号を発生して出力する。クロック1としては、例えばGPSクロックを用いる。PN信号は、トリガ生成回路8と一致検出回路7とに入力される。クロック1に代えて、同程度の高周波のクロックを用いても良い(以下の他の回路においても同じ)。   Prior to transmission of input data, a PN signal (pseudo noise signal or pseudo random signal) is input to the trigger generation circuit 8 via the switch SW. Therefore, at this time, the switch SW connects the PN generator 2 and the trigger generation circuit 8 in accordance with a switch control signal described later. The PN generator 2 generates and outputs a PN signal having a predetermined data pattern in synchronization with, for example, a 10 MHz clock (generator) 1. As the clock 1, for example, a GPS clock is used. The PN signal is input to the trigger generation circuit 8 and the coincidence detection circuit 7. Instead of the clock 1, a clock with the same high frequency may be used (the same applies to other circuits below).

トリガ生成回路8は、PN信号に基づいて、その立下りを検出して、当該立下りに同期して立下りトリガパルスを生成すると共に、PN信号を通信用レーザ16(レーザ光源)に入力する。検出される立下り(及び立下りトリガパルス)を、図4の変調波形(a)において矢印で示す。   The trigger generation circuit 8 detects the falling edge based on the PN signal, generates a falling trigger pulse in synchronization with the falling edge, and inputs the PN signal to the communication laser 16 (laser light source). . The detected fall (and fall trigger pulse) is indicated by an arrow in the modulation waveform (a) of FIG.

立下りトリガパルスは、データコントローラ5と、第1及び第2遅延パルス発生器9、10に入力される(後述する)。通信用レーザ16は、PN信号(電気信号)に基づいて、比較的強いパルス光からなる通信信号(2値の光信号)を生成して出力する。通信信号を、図4の変調波形(a)に示す。通信用レーザ16において、その波長λ1は経験的に予め定められ、その強度(パルス光の強度)は予め定められる。通信用レーザ16の出力光はビームスプリッタ17に入力される。   The falling trigger pulse is input to the data controller 5 and the first and second delay pulse generators 9 and 10 (described later). The communication laser 16 generates and outputs a communication signal (binary optical signal) composed of relatively strong pulsed light based on the PN signal (electrical signal). The communication signal is shown in the modulation waveform (a) of FIG. In the communication laser 16, the wavelength λ1 is empirically determined in advance, and the intensity (intensity of the pulsed light) is determined in advance. The output light of the communication laser 16 is input to the beam splitter 17.

ビームスプリッタ17は、通信用レーザ16からの波長λ1の光信号と、偏光ビームスプリッタ13からの波長λ2の光信号(後述する)とを重畳して、同一の光軸107に沿って出力する。ビームスプリッタ17は、波長λ1の光(通信信号)を(ほぼ)そのまま反射させ、波長λ2の光(量子暗号信号)をそのまま透過させるように設定される。   The beam splitter 17 superimposes an optical signal having a wavelength λ 1 from the communication laser 16 and an optical signal having a wavelength λ 2 (described later) from the polarization beam splitter 13, and outputs the superimposed signal along the same optical axis 107. The beam splitter 17 is set so as to reflect light (communication signal) of wavelength λ1 (almost) as it is and to transmit light of wavelength λ2 (quantum encryption signal) as it is.

前述のPN信号は、入力データに先立って、通信用レーザ16から出力される。これにより、当該所定のデータパターンのPN信号が受信機102に送信される。このPN信号は、入力データと同様に、通信用レーザ16から出力される。   The aforementioned PN signal is output from the communication laser 16 prior to the input data. Thereby, the PN signal of the predetermined data pattern is transmitted to the receiver 102. This PN signal is output from the communication laser 16 in the same manner as the input data.

一方、PN発生器2の出力するPN信号は、一致検出回路7に入力される。一致検出回路7は、クロック1に同期して(図示せず)、当該PN信号と予め備えるデータパターン(図示せず)とを比較して、両者が一致する場合、リセット信号を形成して出力する。   On the other hand, the PN signal output from the PN generator 2 is input to the coincidence detection circuit 7. The coincidence detection circuit 7 compares the PN signal with a data pattern (not shown) provided in advance in synchronization with the clock 1 (not shown), and if the two coincide, forms a reset signal and outputs it. To do.

一致検出回路7からのリセット信号は、カウンタ6に入力される。カウンタ6は、リセット信号によりリセットされ、クロック1をカウントする。クロック1のカウントについては後述する。カウンタ6のカウント出力(カウント値)は、データコントローラ5に入力される。データコントローラ5は、カウンタ6からの最初のカウント値の入力に応じて、スイッチ制御信号を形成して出力する。   A reset signal from the coincidence detection circuit 7 is input to the counter 6. The counter 6 is reset by the reset signal and counts the clock 1. The counting of the clock 1 will be described later. The count output (count value) of the counter 6 is input to the data controller 5. The data controller 5 forms and outputs a switch control signal in response to the input of the first count value from the counter 6.

スイッチ制御信号はスイッチSWに印加される。これにより、スイッチSWは、入力データレコーダ3とトリガ生成回路8とを接続するように、切替えられる。この結果、入力データレコーダ3に保持された入力データ(2値信号)が、スイッチSWを介して、トリガ生成回路8に入力される。このために、通信信号として送信すべきデータ(入力データ)が、予め入力データレコーダ3(例えば、メモリに保持され、又は、リアルタイムのストリームデータ等として)に用意される。入力データは、任意のデータであり、量子鍵共有がなされた後は、量子暗号(鍵データ)により暗号化されたデータ(例えば、動画像等)である。入力データレコーダ3は、図示しないが、スイッチ制御信号によりデータの送出を開始し、クロック1に同期して入力データを送出する。   The switch control signal is applied to the switch SW. Thus, the switch SW is switched so as to connect the input data recorder 3 and the trigger generation circuit 8. As a result, the input data (binary signal) held in the input data recorder 3 is input to the trigger generation circuit 8 via the switch SW. For this purpose, data (input data) to be transmitted as a communication signal is prepared in advance in the input data recorder 3 (for example, held in a memory or as real-time stream data or the like). The input data is arbitrary data, and after quantum key sharing is performed, is data (for example, a moving image) encrypted by quantum cryptography (key data). Although not shown, the input data recorder 3 starts sending data by a switch control signal and sends input data in synchronization with the clock 1.

これにより、前述のPN信号と同様にして、通信用レーザ16は、入力データ(本来送信すべきデータ)に基づいて、通信信号(2値の光信号)を生成して出力され、量子暗号信号を重畳されてビームスプリッタ17から出力される。   Accordingly, the communication laser 16 generates and outputs a communication signal (binary optical signal) based on the input data (data to be originally transmitted) in the same manner as the PN signal described above, and outputs the quantum cryptography signal. Are superimposed and output from the beam splitter 17.

このように、所定のデータパターンのPN信号の送信(及び受信)により、本来の送信すべきデータの送受信が開始される。従って、所定のデータパターンのPN信号は、データ通信のスタート信号である。なお、スタート信号としてPN発生器2を用いることに代えて、入力データの先頭にスタート信号と同様の所定のデータパターンを有する擬似データを付加するようにしても良い。   Thus, transmission / reception of data to be originally transmitted is started by transmission (and reception) of a PN signal having a predetermined data pattern. Therefore, the PN signal having a predetermined data pattern is a data communication start signal. Instead of using the PN generator 2 as a start signal, pseudo data having a predetermined data pattern similar to the start signal may be added to the head of the input data.

次に、図2を参照して、送信機101における第2通信手段104による量子暗号信号の送信について説明する。送信機101における第2通信手段104は、基本的には、ランダム発生器4、データコントローラ5、第1及び第2遅延パルス発生器9、10、第1及び第2量子用レーザ11、12、偏光ビームスプリッタ13、減衰器14、変調器15からなる。なお、第1及び第2通信手段103及び104を構成する要素以外の要素は、第1及び第2通信手段103及び104に共通の要素と考えて良い(受信機102においても同じ)。   Next, transmission of the quantum cryptography signal by the second communication unit 104 in the transmitter 101 will be described with reference to FIG. The second communication means 104 in the transmitter 101 basically includes a random generator 4, a data controller 5, first and second delay pulse generators 9 and 10, first and second quantum lasers 11 and 12, It comprises a polarizing beam splitter 13, an attenuator 14 and a modulator 15. Elements other than those constituting the first and second communication means 103 and 104 may be considered as elements common to the first and second communication means 103 and 104 (the same applies to the receiver 102).

ランダム発生器4は、クロック1に同期して、ランダムな値を取るランダム信号(2値信号)を生成して、データコントローラ5と変調器15とに入力する。このランダム信号が量子鍵(暗号鍵又は鍵データ)である。データコントローラ5は、ランダム信号に基づいて、出力信号を形成して出力する。出力信号は、第1及び第2遅延パルス発生器9、10に入力される。出力信号は、ランダム信号に従って(即ち、ランダムに)、第1又は第2遅延パルス発生器9、10のいずれか一方に(択一的に)、遅延パルスを出力させる制御信号である。この時、データコントローラ5は、例えばクロック1に同期して出力信号を形成し、トリガ生成回路8から出力される立下りトリガパルス(図4の変調波形(a)参照)に同期して出力信号を出力する。従って、出力信号は、立下りトリガパルスが入力された場合にのみ出力され、第1又は第2遅延パルス発生器9、10のいずれか一方にのみ遅延パルスを出力させる。   The random generator 4 generates a random signal (binary signal) taking a random value in synchronization with the clock 1 and inputs the random signal to the data controller 5 and the modulator 15. This random signal is a quantum key (encryption key or key data). The data controller 5 forms and outputs an output signal based on the random signal. The output signal is input to the first and second delay pulse generators 9 and 10. The output signal is a control signal for outputting a delay pulse to either one of the first or second delay pulse generators 9 and 10 (alternatively) according to a random signal (that is, randomly). At this time, the data controller 5 forms an output signal in synchronization with the clock 1, for example, and outputs the signal in synchronization with the falling trigger pulse (see the modulation waveform (a) in FIG. 4) output from the trigger generation circuit 8. Is output. Therefore, the output signal is output only when the falling trigger pulse is input, and only one of the first or second delay pulse generators 9 and 10 outputs the delay pulse.

データコントローラ5の出力信号は、第1及び第2遅延パルス発生器9、10の一方の入力端子に入力される。第1及び第2遅延パルス発生器9、10の他方の入力端子には、トリガ生成回路8から出力される立下りトリガパルスが入力される。   The output signal of the data controller 5 is input to one input terminal of the first and second delay pulse generators 9 and 10. A falling trigger pulse output from the trigger generation circuit 8 is input to the other input terminals of the first and second delay pulse generators 9 and 10.

第1遅延パルス発生器9は、データコントローラ5の出力信号が入力された場合にのみ、立下りトリガパルスに基づいて、これから遅延時間Dだけおくれて遅延パルスを発生し、これを第1量子(量子暗号)用レーザ11に入力する。遅延パルスを図4の光子伝送タイミング(b)に示す。遅延時間Dは、経験的に予め定められる。第1量子用レーザ11は、遅延パルスに基づいて、あまり強くないパルス光からなる量子暗号信号(2値の光信号)を生成して出力する。量子暗号信号(パルス光)の強度は予め定められ、通信信号と比べて弱いものとされる。量子暗号信号の波長λ2は、経験的に予め定められる。第1量子用レーザ11の出力は偏光ビームスプリッタ13に入力される。第2遅延パルス発生器10及び第2量子用レーザ12も同様である。   Only when the output signal of the data controller 5 is input, the first delay pulse generator 9 generates a delay pulse after a delay time D based on the falling trigger pulse. Quantum cryptography) is input to the laser 11. The delayed pulse is shown in photon transmission timing (b) of FIG. The delay time D is predetermined empirically. The first quantum laser 11 generates and outputs a quantum encryption signal (binary optical signal) composed of pulse light that is not very strong, based on the delayed pulse. The intensity of the quantum cryptography signal (pulse light) is determined in advance and is weaker than the communication signal. The wavelength λ2 of the quantum cryptography signal is determined empirically in advance. The output of the first quantum laser 11 is input to the polarization beam splitter 13. The same applies to the second delay pulse generator 10 and the second quantum laser 12.

遅延時間Dは、通信信号の送受信の1周期(従って、クロック1の1周期)よりも、十分に短い時間とされる。従って、第2通信手段104において、量子暗号信号は、通信信号がオフの期間において、通信信号の立ち下りに同期して(立ち下りを基準として)、当該立下りから予め定められた遅延時間Dの経過後に送受信される。   The delay time D is sufficiently shorter than one cycle of transmission / reception of communication signals (and hence one cycle of clock 1). Therefore, in the second communication means 104, the quantum cryptography signal is synchronized with the falling edge of the communication signal (with reference to the falling edge) in a period in which the communication signal is off, and a delay time D determined in advance from the falling edge. Sent and received after elapse of.

ここで、第1量子用レーザ11の出力は、例えばその偏光がH(又はV)即ち偏光方向が0度(又は偏光方向が90度)とされる。これは、例えば2値信号の0(又は1)に対応する。第2量子用レーザ12の出力は、例えばその偏光がV(又はH)即ち偏光方向が90度(又は偏光方向が0度)とされる。これは、例えば2値信号の1(又は0)に対応する。   Here, the output of the first quantum laser 11 is, for example, that the polarization is H (or V), that is, the polarization direction is 0 degree (or the polarization direction is 90 degrees). This corresponds to 0 (or 1) of the binary signal, for example. The output of the second quantum laser 12 is, for example, that the polarization is V (or H), that is, the polarization direction is 90 degrees (or the polarization direction is 0 degrees). This corresponds to 1 (or 0) of the binary signal, for example.

偏光ビームスプリッタ13は、第1及び第2量子用レーザ11、12の出力を重畳して出力する。偏光ビームスプリッタ13は、第1量子用レーザ11の出力(偏光H)をそのまま透過させ、第2量子用レーザ12の出力(偏光V)をそのまま反射させるように設定される。実際には、第1及び第2量子用レーザ11、12はいずれか一方のみが光信号を出力するので、双方の出力のいずれか一方を出力する。以上のように、偏光ビームスプリッタ13は、量子鍵用のデータに基づいて偏光H又はVの光(光子)を出力する。   The polarization beam splitter 13 superimposes and outputs the outputs of the first and second quantum lasers 11 and 12. The polarization beam splitter 13 is set to transmit the output (polarized light H) of the first quantum laser 11 as it is and reflect the output (polarized light V) of the second quantum laser 12 as it is. Actually, only one of the first and second quantum lasers 11 and 12 outputs an optical signal, and therefore outputs either one of both outputs. As described above, the polarization beam splitter 13 outputs polarized light H or V (photons) based on the quantum key data.

偏光ビームスプリッタ13の光出力は、減衰器14を介して、変調器15に入力される。減衰器14により、偏光ビームスプリッタ13の光出力は、伝搬損失を考慮し受信機102において1パルスにつき1フォトン以下になるまで弱められる。これにより、量子暗号信号(パルス光)は、比較的弱い(極微弱な)パルス光からなる2値の光信号とされる。量子暗号信号の強度は予め定められ、通信信号と比べて微弱なものとされる。   The optical output of the polarization beam splitter 13 is input to the modulator 15 via the attenuator 14. The light output of the polarization beam splitter 13 is attenuated by the attenuator 14 in consideration of the propagation loss until it becomes 1 photon or less per pulse in the receiver 102. Thereby, the quantum cryptography signal (pulse light) is a binary optical signal composed of relatively weak (very weak) pulse light. The strength of the quantum cryptography signal is determined in advance and is weak compared to the communication signal.

変調器15には、その変調信号としてランダム発生器4からのランダム信号が入力される。変調器15は、変調信号に基づいて、偏光ビームスプリッタ13の光出力の偏光方向を変調した上で、ビームスプリッタ17に入力する。即ち、変調器15は、偏光H(0度)又はV(90度)である偏光ビームスプリッタ13からの光出力の偏光方向を、ランダムに45度だけ変更する(変調する)。従って、変調器15からの光出力(量子暗号信号の偏光)は、その偏光方向が図5に示すようになる。   A random signal from the random generator 4 is input to the modulator 15 as the modulation signal. The modulator 15 modulates the polarization direction of the light output of the polarization beam splitter 13 based on the modulation signal, and then inputs the light to the beam splitter 17. That is, the modulator 15 randomly changes (modulates) the polarization direction of the light output from the polarization beam splitter 13 having the polarization H (0 degree) or V (90 degrees) by 45 degrees. Therefore, the polarization direction of the light output from the modulator 15 (polarization of the quantum cryptography signal) is as shown in FIG.

以上により、通信用レーザ16からの光(通信信号)と変調器15からの光(量子暗号信号)とが重畳されて、所定の方向に出力される。即ち、第1及び第2通信手段104が、通信信号と量子暗号信号とを同一の光軸107で送受信することになる。これは、図4の変調波形(a)と光子伝送タイミング(b)とを重ねた信号と考えて良い。従って、鍵データに従って、第1及び第2量子用レーザ11、12からH又はVの偏光を持つ微弱な光信号(量子暗号信号)が、通信用レーザ16の出力の立下りのエッジから一定の遅延時間D後に偏光変調されて、通信用レーザ16と共に送信される。   As described above, the light (communication signal) from the communication laser 16 and the light (quantum encryption signal) from the modulator 15 are superimposed and output in a predetermined direction. That is, the first and second communication means 104 transmit and receive the communication signal and the quantum cryptography signal on the same optical axis 107. This may be considered as a signal obtained by superimposing the modulation waveform (a) and the photon transmission timing (b) in FIG. Therefore, in accordance with the key data, a weak optical signal (quantum cipher signal) having H or V polarization from the first and second quantum lasers 11 and 12 is constant from the falling edge of the output of the communication laser 16. After the delay time D, the polarization is modulated and transmitted together with the communication laser 16.

一方、量子暗号信号として送信された量子鍵(鍵データ)の元になるデータは、データコントローラ5に保持される。このために、データコントローラ5はメモリ(図示せず)を備える。   On the other hand, data serving as a source of a quantum key (key data) transmitted as a quantum encryption signal is held in the data controller 5. For this purpose, the data controller 5 includes a memory (not shown).

前述のように、一致検出回路7からのリセット信号がカウンタ6に入力される。カウンタ6はクロック1をカウントする。クロック1に同期して入力データが送信されるので、カウンタ6は通信信号の伝送速度(即ち、伝送クロック)に対応してインクリメントされる。カウンタ6のインクリメントの様子を、図4のカウンタ値(c)に示す。カウンタ6は、リセット信号によりリセットされ、具体的には、通信信号の伝播遅延より長い周期でリセットされる。これを、図4のカウンタ値(d)に示す。通信信号の伝播遅延は、経験的に予め知ることができる。図4に点線で示すように、カウンタ値(c)は、カウンタ値(d)の1周期の一部を時間的に拡大して示している。   As described above, the reset signal from the coincidence detection circuit 7 is input to the counter 6. The counter 6 counts clock 1. Since the input data is transmitted in synchronization with the clock 1, the counter 6 is incremented corresponding to the transmission speed (ie, transmission clock) of the communication signal. The increment of the counter 6 is shown in the counter value (c) of FIG. The counter 6 is reset by a reset signal, and specifically, is reset with a period longer than the propagation delay of the communication signal. This is indicated by the counter value (d) in FIG. The propagation delay of the communication signal can be known in advance through experience. As indicated by a dotted line in FIG. 4, the counter value (c) shows a part of one period of the counter value (d) in an enlarged manner in terms of time.

前記リセットのために、PN発生器2は、通信信号の伝播遅延より長い周期で、所定のデータパターンのPN信号を形成して出力する。従って、カウンタ6は、通信信号の伝播遅延より長い周期でリセットされる。この結果、カウンタ6のカウンタ値は、カウンタ値(d)に示すように、鋸波状になる。リセットのタイミング(周期)を、図4のリセットタイミング(e)に示す。以上は、後述するカウンタ30についても同様である。これにより、カウンタ6(及び30)を用いて、絶対時刻を示す時計無しであっても、通信信号及び量子暗号信号の送受信における相対時間の遅延を検出することができる。   For the reset, the PN generator 2 forms and outputs a PN signal having a predetermined data pattern with a period longer than the propagation delay of the communication signal. Therefore, the counter 6 is reset with a period longer than the propagation delay of the communication signal. As a result, the counter value of the counter 6 has a sawtooth shape as indicated by the counter value (d). The reset timing (cycle) is shown in reset timing (e) of FIG. The same applies to the counter 30 described later. Thus, using the counter 6 (and 30), it is possible to detect a relative time delay in transmission / reception of a communication signal and a quantum cryptography signal even without a clock indicating an absolute time.

なお、実際には、PN発生器2は、所定のデータパターンのPN信号を量子鍵共有がなされるまで続けて出力する。量子鍵共有がなされると、スイッチSWが入力データレコーダ3側に切り替えられる。この後、データパターンが通信用レーザ16から受信機102へ送信される。送信機101において、スイッチSWが入力データレコーダ3側に切り替えられ、入力データレコーダ3から入力データが送信されている間、準リアルタイムに鍵共有を行うことができる。   In practice, the PN generator 2 continuously outputs a PN signal having a predetermined data pattern until quantum key sharing is performed. When quantum key sharing is performed, the switch SW is switched to the input data recorder 3 side. Thereafter, the data pattern is transmitted from the communication laser 16 to the receiver 102. In the transmitter 101, while the switch SW is switched to the input data recorder 3 side and input data is being transmitted from the input data recorder 3, key sharing can be performed in near real time.

カウンタ6のカウント出力(カウント値)は、データコントローラ5に入力される。データコントローラ5は、図示しないが、鍵用のデータ(暗号鍵の元となるデータ)を生成する。データコントローラ5は、その鍵用のデータの信号と、ランダム発生器4からのランダム信号とを、その時点におけるカウンタ6からのカウント値と共に(対応付けて)、保持する(記録する)。即ち、カウンタ6のカウント値の各々における鍵データとランダムに偏光変調したデータが記録される。これにより、通信信号の送信を開始した後のどのタイミングで(何番目のクロック)で、H又はVのいずれの偏光の光信号が形成されたかを記録することができる。即ち、送信機101における暗号鍵を知ることができる。   The count output (count value) of the counter 6 is input to the data controller 5. Although not shown, the data controller 5 generates key data (data that is the source of the encryption key). The data controller 5 holds (records) the key data signal and the random signal from the random generator 4 together with (corresponding to) the count value from the counter 6 at that time. That is, the key data in each count value of the counter 6 and the randomly polarized data are recorded. Thereby, it is possible to record at which timing (what number clock) the transmission of the communication signal is started, and which polarization of the optical signal of H or V is formed. That is, the encryption key in the transmitter 101 can be known.

なお、送信機101において、変調器15を省略して、量子用レーザを4台設けるようにしても良い。即ち、H及びV用の第1及び第2量子用レーザ11、12に加えて、H+45度の偏光を持つ光を出力する量子用レーザと、V+45度の偏光を持つ光を出力する量子用レーザとを設けるようにしても良い。また、送信機101において、変調器15を省略して、非直交の2値の偏光(H、H+45度)を持つ2台の量子用レーザを設けるようにしても良い。   In the transmitter 101, the modulator 15 may be omitted and four quantum lasers may be provided. That is, in addition to the first and second quantum lasers 11 and 12 for H and V, a quantum laser that outputs light having a polarization of H + 45 degrees and a quantum laser that outputs light having a polarization of V + 45 degrees And may be provided. Further, in the transmitter 101, the modulator 15 may be omitted, and two quantum lasers having non-orthogonal binary polarization (H, H + 45 degrees) may be provided.

また、送信機101において、量子用レーザを1台だけ設け、変調器15により、当該量子用レーザからの出力を4値(H、V、H+45度、V+45度)で変調するようにしても良い。また、送信機101において、量子用レーザを1台だけ設け、変調器15により、当該量子用レーザからの出力を非直交の2値(H、H+45度)で変調するようにしても良い。   Further, in the transmitter 101, only one quantum laser may be provided, and the modulator 15 may modulate the output from the quantum laser with four values (H, V, H + 45 degrees, V + 45 degrees). . Further, in the transmitter 101, only one quantum laser may be provided, and the modulator 15 may modulate the output from the quantum laser with non-orthogonal binary values (H, H + 45 degrees).

次に、図3を参照して、受信機102における第1通信手段103による通信信号の受信について説明する。ビームスプリッタ20が分離手段106である。受信機102における第1通信手段103は、基本的には、通信用受信機21、クロック抽出回路22、通信用データレコーダ23からなる。   Next, reception of a communication signal by the first communication unit 103 in the receiver 102 will be described with reference to FIG. The beam splitter 20 is the separating means 106. The first communication means 103 in the receiver 102 basically includes a communication receiver 21, a clock extraction circuit 22, and a communication data recorder 23.

前述のように、送信機101からの光信号は、通信用レーザ16から通信信号と変調器15からの量子暗号信号とが重畳されている。これを、ビームスプリッタ20により受光する。送信機101からの光信号は、ビームスプリッタ20により分配されて、通信用受信機21と変調器24とに入力される。ビームスプリッタ20は、波長λ1の光(通信信号)をそのまま透過させ、波長λ2の光(量子暗号信号)をそのまま反射させるように設定される。従って、通信信号は通信用受信機21に入力され、量子暗号信号は変調器24に入力される。   As described above, the communication signal from the communication laser 16 and the quantum encryption signal from the modulator 15 are superimposed on the optical signal from the transmitter 101. This is received by the beam splitter 20. The optical signal from the transmitter 101 is distributed by the beam splitter 20 and input to the communication receiver 21 and the modulator 24. The beam splitter 20 is set to transmit light (communication signal) having a wavelength λ1 as it is and reflect light (quantum encryption signal) having a wavelength λ2 as it is. Accordingly, the communication signal is input to the communication receiver 21 and the quantum cryptography signal is input to the modulator 24.

通信用受信機21は、入力された光信号(通信信号)を電気信号に変換して出力する。通信用受信機21の出力は、クロック抽出回路22と遅延パルス発生器28に入力される。クロック抽出回路22は、周知のクロック抽出手段により、入力された通信信号からクロックを抽出して、通信信号(以下、データという)とクロックとを出力する。データとクロックは、通信用データレコーダ23に入力され保持(記録)される。これが、送信結果として得られた、任意のデータであり、量子鍵共有がなされた後は、量子暗号(鍵データ)により暗号化された通信信号即ちデータ(例えば、動画像等)である。   The communication receiver 21 converts the input optical signal (communication signal) into an electrical signal and outputs the electrical signal. The output of the communication receiver 21 is input to the clock extraction circuit 22 and the delay pulse generator 28. The clock extraction circuit 22 extracts a clock from the input communication signal by a known clock extraction means, and outputs a communication signal (hereinafter referred to as data) and the clock. The data and clock are input to the communication data recorder 23 and held (recorded). This is arbitrary data obtained as a transmission result, and after the quantum key sharing is performed, it is a communication signal encrypted by quantum cryptography (key data), that is, data (for example, a moving image or the like).

前述のように、通信信号としては、入力データに先立って、所定のデータパターンのPN信号が送信される。従って、保持されたデータは、その先頭に所定のデータパターンのPN信号を含む。しかし、PN信号のデータパターンは所定のものであるので、これを保持されたデータから除くことは容易であり、これにより、本来のデータを得ることができる。   As described above, as a communication signal, a PN signal having a predetermined data pattern is transmitted prior to input data. Accordingly, the held data includes a PN signal having a predetermined data pattern at the head thereof. However, since the data pattern of the PN signal is a predetermined one, it is easy to remove it from the stored data, and thus original data can be obtained.

データとクロックは、一致検出回路29に入力される。一致検出回路29には、PN発生器33の出力であるPN信号が入力される。このために、PN発生器33は、クロック32に同期して、予め定められたデータパターンを有するPN信号を発生して出力する。クロック32としては、例えばGPSクロックを用いる。一致検出回路29は、入力されたクロックに同期して、当該PN信号と入力されたデータとを比較して、両者が一致する場合、リセット信号を形成して出力する。従って、リセット信号は、入力データに先立って送信された所定のデータパターンのPN信号が一致検出された場合に出力される。   Data and clock are input to the coincidence detection circuit 29. The coincidence detection circuit 29 receives the PN signal that is the output of the PN generator 33. For this purpose, the PN generator 33 generates and outputs a PN signal having a predetermined data pattern in synchronization with the clock 32. As the clock 32, for example, a GPS clock is used. The coincidence detection circuit 29 compares the PN signal with the inputted data in synchronization with the inputted clock, and when both coincide with each other, forms and outputs a reset signal. Therefore, the reset signal is output when the PN signal of a predetermined data pattern transmitted prior to the input data is detected to coincide.

なお、例えば、図示しないが、通信用データレコーダ23が、リセット信号により、その時点までに保持されたデータ(PN信号)を廃棄するようにしても良い。これにより、通信用データレコーダ23は、PN信号を除いて、本来のデータである入力データのみを記録することができる。   For example, although not shown, the communication data recorder 23 may discard the data (PN signal) held until that time by the reset signal. Thereby, the communication data recorder 23 can record only the input data which is the original data except for the PN signal.

次に、図3を参照して、受信機102における第2通信手段104による量子暗号信号の受信について説明する。受信機102における第2通信手段104は、基本的には、変調器24、偏光ビームスプリッタ25、第1及び第2単一光子受信機26、27、遅延パルス発生器28、データコントローラ31、ランダム発生器34からなる。   Next, reception of the quantum cryptography signal by the second communication unit 104 in the receiver 102 will be described with reference to FIG. The second communication means 104 in the receiver 102 basically includes a modulator 24, a polarization beam splitter 25, first and second single photon receivers 26 and 27, a delay pulse generator 28, a data controller 31, and a random controller. It comprises a generator 34.

ランダム発生器34は、クロック32に同期して、ランダムな値を取るランダム信号(2値信号)を生成して、変調器24とデータコントローラ31とに入力する。変調器24は、ランダム発生器34からのランダム信号(変調信号)に基づいて、ビームスプリッタ20からの光の偏光方向を変調した上で、偏光ビームスプリッタ25に入力する。即ち、変調器24は、偏光H(0度)又はV(90度)である光の偏光方向をランダムに45度だけ変調した光を、ランダムに45度だけ変調して、偏光ビームスプリッタ25に入力する。従って、変調器24からの光出力(量子暗号信号の偏光)は、その偏光方向が図5に示すようになる。   The random generator 34 generates a random signal (binary signal) taking a random value in synchronization with the clock 32 and inputs the random signal to the modulator 24 and the data controller 31. The modulator 24 modulates the polarization direction of the light from the beam splitter 20 based on a random signal (modulation signal) from the random generator 34, and then inputs the light to the polarization beam splitter 25. That is, the modulator 24 randomly modulates the light whose polarization direction is polarization H (0 degree) or V (90 degrees) by 45 degrees randomly, and modulates the light by 45 degrees randomly. input. Therefore, the polarization direction of the optical output from the modulator 24 (polarization of the quantum cryptography signal) is as shown in FIG.

変調器24で変調された光信号は、偏光ビームスプリッタ25により分配されて、第1及び第2単一光子受信機26、27に入力される。偏光ビームスプリッタ25は、例えば、偏光Hの光信号(第1量子用レーザの出力)をそのまま反射させ、偏光Vの光信号(第2量子用レーザの出力)をそのまま透過させるように設定される。これにより、偏光Hの光信号は第1単一光子受信機26に入力され、偏光Vの光信号は第2単一光子受信機27に入力される。   The optical signal modulated by the modulator 24 is distributed by the polarization beam splitter 25 and input to the first and second single photon receivers 26 and 27. For example, the polarization beam splitter 25 is set to reflect the optical signal of polarization H (the output of the first quantum laser) as it is and transmit the optical signal of polarization V (the output of the second quantum laser) as it is. . Thereby, the optical signal of polarization H is input to the first single photon receiver 26, and the optical signal of polarization V is input to the second single photon receiver 27.

遅延パルス発生器28には、通信用受信機21の出力が入力される。遅延パルス発生器28は、通信用受信機21の出力に基づいて、その立下りを検出して、これから遅延時間Dだけおくれてゲート信号を形成し、これを第1及び第2単一光子受信機26、27に制御信号として入力する。この遅延パルス発生器28は、第1及び第2単一光子受信機26、27に共通の回路であり、トリガ生成回路8に相当する回路を含む。   The output of the communication receiver 21 is input to the delay pulse generator 28. The delay pulse generator 28 detects the fall based on the output of the communication receiver 21, forms a gate signal after a delay time D from this, and outputs the gate signal from the first and second single photon reception. Input to the machines 26 and 27 as control signals. The delay pulse generator 28 is a circuit common to the first and second single photon receivers 26 and 27, and includes a circuit corresponding to the trigger generation circuit 8.

第1単一光子受信機26は、ゲート信号に従って、そのゲートを開いて、当該ゲートの開いている期間だけ偏光ビームスプリッタ25からの光を受光し、電気信号に変換して出力する。第1単一光子受信機26の出力は、データコントローラ31に入力される。第2単一光子受信機27も、同様である。   The first single photon receiver 26 opens its gate in accordance with the gate signal, receives light from the polarization beam splitter 25 only during the open period of the gate, converts it into an electrical signal, and outputs it. The output of the first single photon receiver 26 is input to the data controller 31. The same applies to the second single photon receiver 27.

以上のように、微弱な量子暗号信号とは異なる比較的強い通信信号(のビット)に同期して、通信信号の光信号がオフの時に量子暗号信号(光子)を送信し、通信信号に同期したタイミングでゲートを開き、微弱な量子暗号用光子パルスを検出する。これにより、背景光雑音を抑え、光通信路と量子通信路とをアイソレーションすることができる。特に、通信信号(のオンの期間)から相対的に遅延時間Dをとることにより、ゲートを用いて光子パルスを検出することができ、空間伝送のような背景光がある状況下でも、本発明を適用することができる。また、これにより、伝送遅延があっても、微弱な量子暗号用光子パルスを検出することができる。従って、通信信号として任意のコンテンツデータを送信しても、データ信号と量子暗号信号とを共存させることができる。   As described above, in synchronization with a relatively strong communication signal (bit) that is different from the weak quantum encryption signal, the quantum encryption signal (photon) is transmitted when the optical signal of the communication signal is off, and is synchronized with the communication signal. At this timing, the gate is opened and a weak photon pulse for quantum cryptography is detected. Thereby, background light noise can be suppressed and the optical communication path and the quantum communication path can be isolated. In particular, by taking a delay time D relatively from the communication signal (on period), a photon pulse can be detected using a gate, and the present invention can be used even in the presence of background light such as spatial transmission. Can be applied. In addition, this makes it possible to detect a weak photon pulse for quantum cryptography even if there is a transmission delay. Therefore, even if arbitrary content data is transmitted as a communication signal, the data signal and the quantum cryptography signal can coexist.

データコントローラ31は、メモリ(図示せず)を備え、クロック1に同期して、第1及び第2単一光子受信機26、27の出力を保持(記録)する。   The data controller 31 includes a memory (not shown), and holds (records) the outputs of the first and second single photon receivers 26 and 27 in synchronization with the clock 1.

前述のように、一致検出回路29からのリセット信号がカウンタ30に入力される。カウンタ30はクロック抽出回路22からのクロックをカウントする。カウンタ30はリセット信号によりリセットされる。カウンタ30のカウント出力(カウント値)は、データコントローラ31に入力される。   As described above, the reset signal from the coincidence detection circuit 29 is input to the counter 30. The counter 30 counts the clock from the clock extraction circuit 22. The counter 30 is reset by a reset signal. The count output (count value) of the counter 30 is input to the data controller 31.

データコントローラ31は、その時点でのカウンタ30のカウント出力(カウント値)を、当該第1及び第2単一光子受信機26、27の出力に対応付けて保持する。これが、送信結果として得られた暗号鍵の元になるデータである。このために、データコントローラ31はメモリ(図示せず)を備える。これにより、通信信号の送信を開始した後のどのタイミングで(何番目のクロック)で、H又はVのいずれの偏光の光信号が形成されたかを記録することができる。即ち、受信機102における暗号鍵の元になるデータを記録することができる。量子鍵は、ランダムに偏光したデータが送受信で一致することを一般通信手段で確認した後、データ処理することにより得られる。即ち、データコントローラ5及び31が、当該通信を行って、各々が記録した量子鍵の元になったデータが一致することを確認する。   The data controller 31 holds the count output (count value) of the counter 30 at that time in association with the outputs of the first and second single photon receivers 26 and 27. This is the data that is the source of the encryption key obtained as a transmission result. For this purpose, the data controller 31 includes a memory (not shown). Thereby, it is possible to record at which timing (what number clock) the transmission of the communication signal is started, and which polarization of the optical signal of H or V is formed. That is, the data that is the source of the encryption key in the receiver 102 can be recorded. The quantum key can be obtained by processing data after confirming with random communication data that the randomly polarized data matches by transmission and reception. That is, the data controllers 5 and 31 perform the communication, and confirm that the data that is the basis of the quantum key recorded by each data matches.

以上のように、データ伝送速度でインクリメントされるカウンタ30(及び6)において、伝搬遅延よりも長い周期でリセットすることにより、カウンタ30のビット数を減らすことができ、また、移動体通信において、伝搬距離が変化しても、カウンタ30により相対時間の遅延を検出することができる。   As described above, in the counter 30 (and 6) incremented at the data transmission rate, the number of bits of the counter 30 can be reduced by resetting in a cycle longer than the propagation delay. In mobile communication, Even if the propagation distance changes, the counter 30 can detect the relative time delay.

即ち、受信機102において、一定の周期でカウンタ30(及び6)をリセットすることにより、データの先頭を知ることができる。その上で、当該周期を、送信から受信までの伝搬遅延時間よりも長くなるようにする。これにより、相対的な伝搬遅延により、送受信データを同定することができる。従って、受信機102(及び送信機101)が、絶対時刻を持っていなくても、微弱な量子暗号用光子パルスの時刻を同定することができ、カウンタ30のビット数を削減することができる。   That is, the receiver 102 can know the head of the data by resetting the counter 30 (and 6) at a constant cycle. In addition, the period is set to be longer than the propagation delay time from transmission to reception. Thereby, transmission / reception data can be identified by relative propagation delay. Therefore, even if the receiver 102 (and the transmitter 101) does not have an absolute time, the time of the weak quantum cryptography photon pulse can be identified, and the number of bits of the counter 30 can be reduced.

以上により、通信用レーザ16からの光(通信信号)と変調器15からの光(量子暗号信号)とが分離されて、通信信号からデータとクロックとが検出され、クロックの立下りエッジから一定の遅延時間Dの後に単一光子受信機26、27のゲートを開いて、H又はVの偏光を持つ微弱な光信号を検出する。   As described above, the light (communication signal) from the communication laser 16 and the light (quantum cipher signal) from the modulator 15 are separated, the data and the clock are detected from the communication signal, and constant from the falling edge of the clock. After the delay time D, the gates of the single photon receivers 26 and 27 are opened, and a weak optical signal having H or V polarization is detected.

なお、受信機102において、変調器24を省略して、単一光子受信機を4台設けるようにしても良い。即ち、H、V、H+45度、V+45度の偏光を持つ光を受光する単一光子受信機を設けるようにしても良い。   In the receiver 102, the modulator 24 may be omitted and four single photon receivers may be provided. That is, a single photon receiver that receives light having polarizations of H, V, H + 45 degrees, and V + 45 degrees may be provided.

図5は、本発明の量子暗号通信装置の他の構成図である。この例は、特に、図1〜図4の例において、更に、第1通信手段103が、第2通信手段104により送受信される量子暗号信号の光子パルスの偏光基底に合わせて、通信信号の偏光変調を行う例である。   FIG. 5 is another configuration diagram of the quantum cryptography communication device of the present invention. In this example, in particular, in the examples of FIGS. 1 to 4, the first communication unit 103 further adjusts the polarization of the communication signal in accordance with the polarization basis of the photon pulse of the quantum cryptographic signal transmitted and received by the second communication unit 104. This is an example of modulation.

図5(A)に示すように、送信機101が、データ信号に同期して(例えば、前述のカウンタ6のリセットのタイミングで)、量子暗号信号の偏光基底に合わせて、通信信号(光信号)の偏光変調を行う。例えば、偏光方向を0度(偏光H)と90度(偏光V)とする。   As shown in FIG. 5A, the transmitter 101 synchronizes with the data signal (for example, at the reset timing of the counter 6 described above), and adjusts the communication signal (optical signal) according to the polarization base of the quantum encryption signal. ) Polarization modulation. For example, the polarization direction is 0 degree (polarization H) and 90 degrees (polarization V).

受信機102において、相対的に偏光方向の位相差がΔθだけずれているとすると、図5(B)〜図5(E)のようになる。即ち、受信機102において、偏光子(偏光ビームスプリッタ)20の後段において、受信光の交流成分が最大になるように半波長板等を調整することにより、送信機101の選択した偏光基底軸に合わせることが可能である。   Assuming that the phase difference in the polarization direction is relatively shifted by Δθ in the receiver 102, the results are as shown in FIGS. That is, in the receiver 102, the half-wave plate or the like is adjusted at the subsequent stage of the polarizer (polarizing beam splitter) 20 so that the AC component of the received light is maximized, so that the selected polarization base axis of the transmitter 101 is adjusted. It is possible to match.

例えば、偏光子が0度(水平方向)に設置されている場合、位相差Δθが0度であるとすると、図5(B)に示すように、受信した信号の極性は反転するが、信号の振幅(強度)は変化しない。位相差Δθが0度〜45度であるとすると、図5(C)に示すように、受信した信号の極性が反転すると共に、信号の振幅(強度)もやや小さくなる。位相差Δθが45度〜135度であるとすると、図5(D)に示すように、受信した信号の極性は反転しないが、信号の振幅(強度)がやや小さくなる。位相差Δθが135度〜180度であるとすると、図5(E)に示すように、受信した信号の極性が反転すると共に、信号の振幅(強度)もやや小さくなる。なお、Δθ=90度である場合でも、受信信号の交流成分は最大となるが、位相が180度反転するため90度偏光方向が異なっていることは識別することができる。   For example, when the polarizer is installed at 0 degree (horizontal direction), if the phase difference Δθ is 0 degree, the polarity of the received signal is inverted as shown in FIG. The amplitude (intensity) of is not changed. If the phase difference Δθ is 0 to 45 degrees, the polarity of the received signal is reversed and the amplitude (intensity) of the signal is slightly reduced as shown in FIG. If the phase difference Δθ is between 45 degrees and 135 degrees, as shown in FIG. 5D, the polarity of the received signal is not reversed, but the amplitude (intensity) of the signal is slightly reduced. If the phase difference Δθ is between 135 degrees and 180 degrees, the polarity of the received signal is reversed and the amplitude (intensity) of the signal is slightly reduced as shown in FIG. Even when Δθ = 90 degrees, the AC component of the received signal is maximum, but since the phase is inverted by 180 degrees, it can be identified that the polarization direction is different by 90 degrees.

以上のように、通信信号(データ)のタイミングに同期して、量子暗号用光子パルスの偏光基底に合わせて通信信号(光信号)の偏光変調を行うことにより、移動体通信のように相対的に到来角度の関係が変化する場合であっても、偏光子の後段の光信号の交流成分を最大にするように半波長板等を調整して、偏光軸方向を検出し送信側の選択した偏光基底軸に合わせることができる。また、微弱な量子暗号用光子パルスの偏光方向を検出することができる。これにより、通信信号の受信信号により微弱な量子暗号用光子パルスの偏光基底を知ることができる。偏光変調を通信信号に施すことで、微弱な量子暗号用光子パルスの偏光基底を検出できる。   As described above, in synchronization with the timing of the communication signal (data), the polarization modulation of the communication signal (optical signal) is performed in accordance with the polarization base of the quantum cryptography photon pulse. Even if the relation of the arrival angle changes, the half-wave plate etc. is adjusted so as to maximize the AC component of the optical signal after the polarizer, and the direction of the polarization axis is detected and selected on the transmission side. It can be aligned with the polarization base axis. In addition, the polarization direction of the weak quantum cryptography photon pulse can be detected. Thereby, it is possible to know the weak polarization base of the quantum cryptography photon pulse from the received signal of the communication signal. By applying polarization modulation to the communication signal, the polarization base of the weak quantum cryptography photon pulse can be detected.

図6は、本発明の量子暗号通信の適用例を示す図である。   FIG. 6 is a diagram illustrating an application example of the quantum cryptography communication of the present invention.

送信機101である衛星が、時刻T1において、地上局A上に位置する。この時、衛星は、量子鍵α(例えば、1001)を生成し、データAに重畳して、地上局Aに送信する。地上局Aは、データA及び量子鍵αを受信して保持する。   The satellite which is the transmitter 101 is located on the ground station A at time T1. At this time, the satellite generates a quantum key α (for example, 1001), superimposes it on the data A, and transmits it to the ground station A. The ground station A receives and holds the data A and the quantum key α.

この後、衛星が移動して、時刻T2において、地上局B上に位置する。この時、衛星は、量子鍵β(例えば、1010)を生成し、データBに重畳して、地上局Bに送信する。地上局Bは、データB及び量子鍵βを受信して保持する。   Thereafter, the satellite moves and is located on the ground station B at time T2. At this time, the satellite generates a quantum key β (for example, 1010), superimposes it on the data B, and transmits it to the ground station B. The ground station B receives and holds the data B and the quantum key β.

更に、衛星は、量子鍵α及びβの排他的論理和(γ=αXORβ)により量子鍵γ(この場合、0011となる)を生成し、これを例えば通常の通信手段により基地局A及びBに送信する。これは盗聴されても良い。   Further, the satellite generates a quantum key γ (in this case, 0011) by the exclusive OR of the quantum keys α and β (γ = αXORβ), which is transmitted to the base stations A and B by a normal communication means, for example. Send. This may be eavesdropped.

この後、地上局Aは、自己の保持する量子鍵αと量子鍵γとを用いて、その排他的論理和(β=αXORγ)により、相手方の地上局Bの量子鍵βを生成する。即ち、例えば、β=1010を知ることができる。例えば、データAが地上局Bからのデータであり、その量子鍵がβとされる。同様に、基地局Bは、自己の保持する量子鍵βと量子鍵γとを用いて、その排他的論理和(α=βXORγ)により、相手方の地上局Aの量子鍵αを生成する。即ち、例えば、α=1001を知ることができる。例えば、データBが地上局Aからのデータであり、その量子鍵がαとされる。これにより、地上局A及びBが量子鍵を共有することができる。   Thereafter, the ground station A uses the quantum key α and quantum key γ held by itself to generate the quantum key β of the counterpart ground station B by the exclusive OR (β = αXORγ). That is, for example, β = 1010 can be known. For example, data A is data from the ground station B, and its quantum key is β. Similarly, the base station B uses the quantum key β and the quantum key γ held by itself to generate the quantum key α of the counterpart ground station A by the exclusive OR (α = βXORγ). That is, for example, α = 1001 can be known. For example, data B is data from ground station A, and its quantum key is α. Thereby, the ground stations A and B can share the quantum key.

以上、本発明をその実施の態様に従って説明したが、本発明は、その主旨の範囲内において種々の変形が可能である。   As mentioned above, although this invention was demonstrated according to the embodiment, this invention can be variously deformed within the range of the main point.

例えば、以上の説明は地上及び衛星を用いた光通信について説明したが、本発明において、送信機101は衛星に限られない。例えば、飛行機、船舶、自動車等の移動体であって、通信機能を備え、移動体通信を行うものであれば良い。また、送信機101側のみならず、受信機102側も移動体であっても良い。即ち、本発明は衛星間の光通信に適用することができる。更に、送信機101側は、移動体に限られず、固定された地上局であっても良い。即ち、地上の固定局の間での光通信(地上の光通信)であっても良い。   For example, the above description has been made on optical communication using the ground and a satellite. However, in the present invention, the transmitter 101 is not limited to a satellite. For example, any mobile body such as an airplane, a ship, an automobile, etc. that has a communication function and performs mobile body communication may be used. Further, not only the transmitter 101 side but also the receiver 102 side may be a moving body. That is, the present invention can be applied to optical communication between satellites. Furthermore, the transmitter 101 side is not limited to a mobile body, but may be a fixed ground station. That is, optical communication (terrestrial optical communication) between fixed stations on the ground may be used.

本発明により送受信される信号は、軍事的、個人的、商業的な秘匿通信の分野等の種々の分野のデータ信号又はそれ以外の信号であっても良い。   The signals transmitted and received according to the present invention may be data signals in various fields such as the field of military, personal and commercial secret communications, or other signals.

以上説明したように、本発明によれば、量子暗号通信方法において、古典的な通信経路、例えば光ファイバからなる伝送路を不要とすることができ、衛星等における移動体通信に、量子暗号通信を適用することができ、通信信号の種類を問わずに量子暗号通信を適用することができる。   As described above, according to the present invention, in the quantum cryptography communication method, a classical communication path, for example, a transmission path made of an optical fiber can be eliminated, and the quantum cryptography communication is used for mobile communication in a satellite or the like. The quantum cryptography communication can be applied regardless of the type of communication signal.

1、32 クロック
2、33 PN発生器
3 入力データレコーダ
4、34 ランダム発生器
5、31 データコントローラ
6、30 カウンタ
7、29 一致検出回路
8 立下りトリガパルス生成回路(トリガ生成回路)
9、10 遅延パルス発生器
11、12 量子用レーザ
13、25 偏光ビームスプリッタ
14 減衰器
15、24 変調器
16 通信用レーザ
17、20 ビームスプリッタ
21 通信用受信機
22 クロック抽出回路
23 通信用データレコーダ
26、27 単一光子受信機
28 遅延パルス発生器
1, 32 Clock 2, 33 PN generator 3 Input data recorder 4, 34 Random generator 5, 31 Data controller 6, 30 Counter 7, 29 Match detection circuit 8 Falling trigger pulse generation circuit (trigger generation circuit)
9, 10 Delay pulse generator 11, 12 Quantum laser 13, 25 Polarizing beam splitter 14 Attenuator 15, 24 Modulator 16 Communication laser 17, 20 Beam splitter 21 Communication receiver 22 Clock extraction circuit 23 Communication data recorder 26, 27 Single photon receiver 28 Delay pulse generator

Claims (7)

送信機が、第1の量子鍵を生成し、前記第1の量子鍵を第1のデータに重畳して第1局にレーザ光を用いて送信し、
前記第1局が、前記第1のデータ及び前記第1の量子鍵を受信して保持し、
前記送信機が、第2の量子鍵を生成し、前記第2の量子鍵を第2のデータに重畳して第2局にレーザ光を用いて送信し、
前記第2局が、前記第2のデータ及び前記第2の量子鍵を受信して保持し、
前記送信機が、前記第1の量子鍵と前記第2の量子鍵の排他的論理和により第3の量子鍵を生成し、前記第1局及び前記第2局に送信し、
前記第1局が、自己の保持する前記第1の量子鍵と前記第3の量子鍵との排他的論理和により、前記第2の量子鍵を生成し、
前記第2局が、自己の保持する前記第2の量子鍵と前記第3の量子鍵との排他的論理和により、前記第1の量子鍵を生成する量子暗号通信方法であって、
前記送信機と前記第1局及び第2局とに設けられた第1通信手段が、前記送信機と前記第1局及び第2局との間において、オンの期間とオフの期間とを含む2値の光信号であって量子暗号信号と比較してその強度が比較的強いパルス光からなる通信信号を送受信し、
前記送信機と前記第1局及び第2局とに設けられた第2通信手段が、前記送信機と前記第1局及び第2局との間において、前記通信信号の送受信中であって前記通信信号が前記オフの期間に、2値の光信号であって前記通信信号と比較してその強度が比較的弱いパルス光からなる量子暗号信号を送受信し、
前記第1及び第2通信手段が、前記通信信号と前記通信信号に重畳された前記量子暗号信号とを同一の光軸で送受信する。
ことを特徴とする量子暗号通信方法。
A transmitter generates a first quantum key, superimposes the first quantum key on first data and transmits the first quantum key to a first station using a laser beam;
The first station receives and holds the first data and the first quantum key;
The transmitter generates a second quantum key, superimposes the second quantum key on second data and transmits the second quantum key to a second station using a laser beam;
The second station receives and holds the second data and the second quantum key;
The transmitter generates a third quantum key by exclusive OR of the first quantum key and the second quantum key, and transmits the third quantum key to the first station and the second station;
The first station generates the second quantum key by an exclusive OR of the first quantum key held by itself and the third quantum key,
The quantum encryption communication method, wherein the second station generates the first quantum key by an exclusive OR of the second quantum key and the third quantum key held by the second station ,
The first communication means provided in the transmitter and the first station and the second station includes an on period and an off period between the transmitter and the first station and the second station. Send and receive communication signals consisting of pulsed light that is a binary optical signal that is relatively strong compared to the quantum cryptography signal,
Second communication means provided in the transmitter and the first station and the second station is during transmission and reception of the communication signal between the transmitter and the first station and the second station, and During a period when the communication signal is off, a quantum cryptography signal made up of pulsed light that is a binary optical signal and has a relatively weak intensity compared to the communication signal,
The first and second communication means transmit and receive the communication signal and the quantum cryptography signal superimposed on the communication signal on the same optical axis.
A quantum cryptography communication method characterized by the above.
前記送信機が衛星であり、前記第1局が第1の地上局であり、前記第2局が第2の地上局であり、
前記送信機である衛星が、第1の時刻において、前記第1の地上局上に位置し、前記第1の量子鍵を前記第1のデータに重畳して前記第1の地上局に送信し、
前記送信機である衛星が、前記第1の時刻の後の第2の時刻において、前記第2の地上局上に位置し、前記第2の量子鍵を前記第2のデータに重畳して前記第2の地上局に送信し、
前記送信機である衛星が、前記第3の量子鍵を、前記第1の地上局及び前記第2の地上局に送信する
ことを特徴とする請求項1記載の量子暗号通信方法。
The transmitter is a satellite; the first station is a first ground station; and the second station is a second ground station;
A satellite as the transmitter is located on the first ground station at a first time, and transmits the first quantum key superimposed on the first data to the first ground station. ,
A satellite that is the transmitter is located on the second ground station at a second time after the first time, and the second quantum key is superimposed on the second data to overlap the second data. To the second ground station,
The quantum cryptography communication method according to claim 1, wherein a satellite that is the transmitter transmits the third quantum key to the first ground station and the second ground station.
前記第1のデータが前記第2の地上局からのデータであり、前記第2のデータが前記第1の地上局からのデータである
ことを特徴とする請求項2記載の量子暗号通信方法。
The quantum cryptography communication method according to claim 2, wherein the first data is data from the second ground station, and the second data is data from the first ground station.
前記第2通信手段が、前記量子暗号信号を、前記通信信号が前記オフの期間において、前記通信信号の立ち下りに同期して当該立下りから予め定められた遅延時間の経過後に送受信する
ことを特徴とする請求項記載の量子暗号通信方法。
The second communication means transmits and receives the quantum cryptography signal after a predetermined delay time has elapsed from the falling edge in synchronization with the falling edge of the communication signal in the off period of the communication signal. The quantum cryptography communication method according to claim 1 .
前記第1又は第2通信手段が、前記通信信号の伝送速度に対応してインクリメントされ、前記通信信号の伝播遅延より長い周期でリセットされるカウンタを備え、前記カウンタを用いて、相対時間の遅延を検出する
ことを特徴とする請求項記載の量子暗号通信方法。
The first or second communication means includes a counter that is incremented corresponding to the transmission speed of the communication signal and is reset with a period longer than a propagation delay of the communication signal, and using the counter, delay of relative time The quantum cryptography communication method according to claim 1 , wherein the quantum cryptography communication method is detected.
前記第1通信手段が、前記第2通信手段により送受信される前記量子暗号信号の光子パルスの偏光基底に合わせて、前記通信信号の偏光変調を行う
ことを特徴とする請求項記載の量子暗号通信方法。
The first communication means, said second and is transmitted and received by the communication means fit polarization basis of photon pulses of the quantum cryptography signal, according to claim 1, wherein the quantum cryptography, characterized in that to perform polarization modulation of the communication signal Communication method.
前記送信機に設けられた重畳手段が、前記通信信号に前記量子暗号信号を重畳する
ことを特徴とする請求項記載の量子暗号通信方法。
It said transmitter superimposing means provided in the quantum cryptography communication method according to claim 1, wherein the superimposing the quantum cryptography signal to the communication signal.
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