JP2000324100A - 量子暗号を用いた鍵配布方法 - Google Patents

量子暗号を用いた鍵配布方法

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JP2000324100A JP11131983A JP13198399A JP2000324100A JP 2000324100 A JP2000324100 A JP 2000324100A JP 11131983 A JP11131983 A JP 11131983A JP 13198399 A JP13198399 A JP 13198399A JP 2000324100 A JP2000324100 A JP 2000324100A
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    • H04L2209/34—Encoding or coding, e.g. Huffman coding or error correction

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安全性および伝送速度の観点で優れている４
状態暗号を、現在手に入るコヒーレント光源を用いて実
現する方法を提供する。 【解決手段】 共有すべき鍵となるビット列は十分強い
コヒーレント光パルス｜α＞および｜−α＞を用いて伝
送し、盗聴検出用にはメゾスコピックな重ね合わせ状態
｜α＞＋｜−α＞からなる弱い光パルスを用いて情報伝
送を行う。盗聴者の有無は、光ホモダイン検波出力中の
干渉フリンジの消失の度合いにより検定できる。これに
よって、安全性及び情報伝送効率の優れた量子暗号を用
いた鍵配布を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、暗号による情報の
秘匿伝送方法に関し、特に、量子暗号を用いた無条件に
安全な鍵配布方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来技術の現代暗号と量子暗号の比較、
および量子暗号における各種プロトコルの比較について
は、同出願人の先の出願公報、特願平１１ー０９０１７
８に詳しい記載がされている。量子暗号は、現代暗号の
ように現在の計算機の計算能力によりどころをおく計算
量的な安全（Computationally secure）性ではなく、無
限の計算機の能力を仮定しても解読不可能な無条件の安
全（Unconditionally secure）性を持つ暗号の実現のた
めに必須となる共通鍵の配布（Key distribution）を遠
隔地間で無条件に安全に行うことのできる、現在知られ
ている唯一の技術である。量子暗号による鍵配布プロト
コルは、量子チャネルを伝搬してきた量子レベルの信号
の測定結果を、公開チャネルにおける通信で盗聴されて
いないことを確認しながら共通鍵を決定する手続きであ
る。その安全性は、盗聴者のどんな盗聴行為も必ず何ら
かの痕跡を量子レベルの信号に残すという量子力学の不
確定性原理により保証されており、無条件に安全であ
る。量子暗号を用いれば恒常的に共通鍵の交換を行うこ
とが可能であり、one-time-pad法と組み合わせる事によ
り無条件に安全な暗号通信が可能となる。
【０００３】量子暗号による鍵配布プロトコルとして現
在までに４状態暗号、２粒子干渉暗号、非直交２状態暗
号、時間差干渉暗号の各プロトコルが提案されている。
これらのプロトコルの性能を評価する指標としては、盗
聴検出感度（すなわち、盗聴によるデータのビットエラ
ーを一定とするとき、盗聴者への情報漏洩をどれだけ小
さくできるか、あるいは同じ事であるが、盗聴者への漏
洩情報量を一定とするとき盗聴によるビットエラーレー
トをどれだけ大きくできるか）、および情報伝送速度
（すなわち、量子暗号では盗聴検出のために必ず一部冗
長データの廃棄を必要とするが、データ廃棄量をどれだ
け減らすことができるか）の二つがある。現在までの研
究によると、４状態暗号および２粒子干渉暗号が性能的
には最も優れていることが明らかにされている。そこ
で、以下、本発明と関連の深い４状態暗号方式と比較の
ために、非直交２状態暗号方式の原理を説明する。
【０００４】４状態暗号は最初に考案された量子暗号プ
ロトコルであり、通称BB84プロトコルと呼ばれる。詳細
は文献：［１］C. H. Bennett and G. Brassard, in Pr
oceedings of IEEE International Conference on Comp
uters, Systems and SignalProcessing, Bangalore, In
dia （IEEE, New York,1984），p.175 、［２］Ａ．エ
カート／井元信之訳「量子暗号への招待」パリティ，vo
l.7 ，No. 2，p.26（1992）、［３］Ｇ．コリンズ／井
元信之訳「量子暗号は史上最強の暗号」パリティ，vol.
8 ，No. 5，p.31（1993）などに述べられている。
【０００５】４状態暗号においては、図２の、従来の量
子暗号である遅延付き４状態の説明図に示すように、送
信者２１と受信者２２は、１量子源２６から発生する量
子を１つだけ含むキャリアパルス時系列２３と、キャリ
アパルスに１ビットの情報を変調する変調器２７と、キ
ャリアパルス時系列２３を伝送する量子チャンネル２４
と、送受信状態を確認し合う公開チャンネル２５とを使
う。キャリアとしては光子や電子などが考えられている
が、１ビットの情報を乗せるに足る内部自由度（離散的
２固有状態）を有する量子であれば何でもよい。量子チ
ャンネル２４は、量子として光子を用いる場合は光ファ
イバや自由空間中の伝搬モードなどであり、固体中の電
子を用いる場合は電子の導波回路などである。量子暗号
においては公開チャンネル２５は無線や電話等で、盗聴
されていることを前提とするが改竄はされないこと、盗
聴者は図の伝送路部にアクセスすることはできるが、送
信者サイトおよび受信者サイトには物理的にアクセスで
きないことは仮定されている。
【０００６】以下、キャリアが光子である場合の例を示
す。BB84プロトコルの一実施例では１光子の２つの偏光
状態に”０”または”１”の１ビット情報を載せ、変調
器２８により２進数列は一つ一つ偏光状態が異なる光パ
ルス時系列に変調される。１ビット情報を光パルス２３
にコーディングするにあたり、水平軸からの傾きが０°
（水平）および９０°（垂直）方向の偏光軸をもつ直線
偏光の組と４５°および１３５°方向の偏光軸をもつ直
線偏光の組の二種類の直交基底ベクトルの組を用い、０
°−９０°直線偏光基底を用いる場合には「０°」を”
０”、「９０°」を”１”、４５°−１３５°直線偏光
基底を用いる場合には「４５°」を”０”に、「１３５
°」を”１”とするように、予め通信に使用するコーデ
ィング方法を取り決めておく。この２種類の直交基底ベ
クトルの組としては直線偏光と円偏光（右回り、左回
り）の組み合わせを用いてもよい。この方式は１光子の
４つの量子状態（０°、４５°、９０°、１３５°偏光
軸の４偏光状態）を用いるので４状態量子暗号方式と呼
ばれる。
【０００７】０°−９０°直線偏光状態は直交する２状
態であるので、これらの偏光を持つ光子は誤りなく識別
できる。このような測定装置２９を０°系測定器と呼ぶ
ことにする。同様に４５°−１３５°直線偏光状態を持
つ光子は誤りなく識別でき、このような測定装置２９を
４５°系測定器と呼ぶことにする。一方、０°−９０°
直線偏光状態を持つ光子を記述する量子力学的作用素と
４５°−１３５°直線偏光状態を持つ光子を記述する量
子力学的作用素は非可喚であるため、０°系測定器で４
５°−１３５°直線偏光状態を持つ光子を識別すること
はできず、同様に４５°系測定器で０°−９０°直線偏
光状態を持つ光子を識別することはできない（１／２の
確率で識別を誤る）。特に光パルスが高々１個の光子し
か含まない場合には、これらの測定器を用いて０°−９
０°直線偏光状態と４５°−１３５°直線偏光状態を同
時に決定することはできない（不確定性原理）。
【０００８】送信者と受信者はそれぞれ独自かつランダ
ムにエンコードに用いる偏光基底を選ぶが、後に公開チ
ャンネル２５における情報交換によって、偏光基底の一
致した光子列を全体の光子列から少なくとも統計的には
抽出する事ができる。また、遅延線２８のように受信者
が受信した光子列を公開チャンネルにおける情報交換ま
で貯蔵する技術を持っておれば、受信時の測定に用いる
偏光基底を送信者の用いた偏光基底と逐次一致させるこ
とが可能なので、確定的に送受信の偏光基底を一致させ
ることができる。このようにして偏光基底が一致した光
子列については、送受信者間でビット値列を共有するこ
とができる。これに対して、盗聴者は送受信者と偏光基
底を一致させるいかなる手段も有さないので、盗聴行為
により送受信者間で偏光基底が一致した共有ビット列中
にエラーが発生する。従って、送受信者は共有ビット列
から一部のビットを抽出し公開チャンネルで照合するこ
とによりエラーの有無を確認することにより盗聴の有無
を知ることができる。盗聴がなかったと判定された場合
には、照合ビットを除いたビット列からなる乱数列は送
信者２１と受信者２２しか知らない同一の値を有するこ
とが保証されるので、それを共通鍵と決定する。
【０００９】以上のように、BB84プロトコルでは１量子
系においては互いに非直交な２組の直交基底状態を同時
に測定することはできないという原理を用いている。あ
る直交基底状態（例えば４５°−１３５°直線偏光状
態）は常にこれと非直交な直交状態（例えば０°−９０
°直線偏光状態）の重ね合わせ状態として表すことがで
きる。ある２直交状態Ａ（例えば０°偏光状態と９０°
偏光状態）を確実に識別できる測定は、別の２直交状態
Ｂ（例えば４５°偏光状態と１３５°偏光状態）に存在
する重ね合わせ状態を壊し、測定後の状態は２直交状態
Ａに属するどちらかの状態に変化させる。もっと一般的
に、ある２直交状態Ａを不完全ながら識別できる測定
は、別の２直交状態Ｂに存在する重ね合わせ状態を部分
的に壊し、測定後の状態は２直交状態Ａに属するどちら
かの状態（統計的混合状態）に近づくことが示される。
【００１０】BB84プロトコルではこの重ね合わせ状態の
壊れ方を検出することにより、盗聴の有無を判定してい
ることに等しいということが、最近文献：［４］ C. A.
Fuchs et al.,Phys. Rev. A56, 1663（1997）によって
明らかにされた。またこの文献［４］において、複合系
の量子力学的状態の非分離性に基づく遠距離相関（ＥＰ
Ｒ（Einstein-Podolsky-Rosen）相関）を利用する二粒
子干渉暗号（通称E91プロトコル：文献：［５］A. K. E
kert, Phys. Rev. Lett. 67, 661（1991）、［６］A.
K. Ekert et al., Phys. Rev. Lett. 69, 1293（199
2））は４状態暗号と等価であり、４状態暗号方式と全
く同じ暗号強度を有することが明らかにされた。また、
文献：［７］D. Bruss, Phys. Rev. Lett. 81, 3018（1
998）で直交基底として３組の異なる直交基底（つごう
６直交状態）をコーディングに用いると安全性をさらに
高めることができることが明らかにされた。
【００１１】なお、測定による重ね合わせ状態の破壊が
起こるためには、測定する系を構成する量子の数が１で
あることが必要であると従来考えられていたが、これは
必要条件ではなく、系に含まれる量子の数が複数個であ
ることを許容している。後に述べるように本発明はこれ
を利用して、系に含まれる量子の数が複数個であるよう
なメゾスコピックな量子力学的状態を利用して量子暗号
を実現する。
【００１２】次に非直交２状態暗号について説明する。
これは、直交しない２つの量子状態をビット“０”と
“１”に対応させて通信する方式で、通称B92プロトコ
ルと呼ばれる。詳細は、文献：［８］C. H. Benett, Ph
ys. Rev. Lett. 68, 3121（1992）、［９］A. K. Eker
t, B. Huttner, G. M. Palma, and A. Peres, "Eavesdr
opping on quantum-cryptographycal systems", Phys.
Rev. A50, 1047 (1994)に述べられている。
【００１３】以下、非直交２状態量子暗号の一実施形態
について、文献［８］で提案された構成を説明のため
に、より簡略化した図である図３の、従来の量子暗号で
ある非直交２状態暗号の説明図を用いて説明する。送信
者２１は微弱なコヒーレント光パルス３１を５０％のビ
ームスプリッタ３２で光パルス３３と３４に分け、位相
変調器３５を用いて光パルス３３の位相をビット値が
“０”ならば０°、ビット値が“１”ならば１８０°に
変調し、光ファイバ３６と３７からなる量子チャンネル
に送る。受信者２２は、５０％のビームスプリッタ３８
で光パルス３３および３４を干渉させる。
【００１４】ビームスプリッタ３２からビームスプリッ
タ３８までは１つのマッハツェンダー干渉計を構成す
る。受信者２２はビームスプリッタ３８においてビット
値“０”のパルスは受光器４０に、ビット値“１”のパ
ルスは受光器４０に出射されるように光ファイバ３６と
３７の間の位相差θを位相変調器３９で制御する。コヒ
ーレント光パルス３１は、平均光子数が１よりずっと小
さい（例えば０．１個の）コヒーレント状態の光であ
る。これは光パルス３３に含まれる光子の数が２以上に
なる確率をできる限り０に近づけるためで、これにより
盗聴者による光パルスの分岐複製を防ぐと同時に、コヒ
ーレント光パルス３１で作られる２状態（位相０°状態
と位相１８０°状態）の非直交性（重なり）が大きくな
る。コヒーレント光パルス３１は非直交２状態を実現す
るほど微弱であるので、必然的に真空状態（平均光子数
０の状態）との非直交性（重なり）が大きくなる。
【００１５】真空状態との重なりが大きい（真空状態の
寄与が大きい）ので、パルス到着時に受光器３９と４０
のいずれにも光子が計数されず（すなわち、検出器は真
空状態を計数しない）、受信者２にとってビット値判定
不能となるケースがほとんどとなるが、受光器３９で計
数された場合にはビット値は”１”、受光器２０で計数
された場合には”０”であると“確定的に”結論するこ
とができる。
【００１６】B92プロトコルの原理は、非直交２状態に
存在するこの種の半確定的測定とでも言うべき測定方法
の存在に依っている。量子力学の原理によると、非直交
２状態を誤りなく識別できる測定は存在せず、ある確率
で識別誤りを伴う測定しか実現できない。しかしなが
ら、２状態から３つの検定結果が得られるような測定を
許すと、ある検定結果については確定的に正しいという
結論導き出すことが可能となるような、半確定的測定と
でもいうべき測定方法が存在する。これは、直交してい
ない２つの状態ＡとＢについての測定の結果として、
(i)Ａではありえない、(ii)Ｂではありえない、(iii)ど
ちらであるかわからない、という３種類の答えが得られ
るような測定である。もし、考えられる状態がＡとＢ以
外にない場合、これは、(i)確実にＢと言える、(ii)確
実にＡと言える、(iii)どちらであるかわからない、と
いう３種類の答えと等価である。この場合、(i)又は(i
i)のケースを確定成功、(iii)を不成功と言うことにす
れば、受信者は成功であったか不成功であったかを送信
者に通知するだけで、(i)か(ii)かの情報は送受信者間
で共有できる。
【００１７】一方、ビット列中のどのビットが確定に成
功し、どのビットが不成功であったかは、受信者と盗聴
者で相関がない。従って、盗聴者は送受信者と確定した
ビット列を共有することは不可能である。この事情か
ら、送受信者間で共有した確定ビット列中にエラーを発
生せずに盗聴行為を行うことは不可能である。従って、
送受信者は成功したビットについて適当な割合でテスト
ビットを抽出し、公開チャンネルでデータに矛盾がない
か照合を行うことにより盗聴者の有無を確認できる。盗
聴者がいないと検定された場合には、照合ビットを除い
たビット列は送信者２１と受信者２２しか知らない同一
の値を有することが保証されるので、それを共通鍵と決
定する。
【００１８】このプロトコルではキャリア光源として現
在の技術で実現可能なコヒーレント光源を用いることが
可能であるが、その原理から光強度は十分に微弱となる
ようにしなければならない。その場合、(iii)の測定不
成功のケースが増大し、識別不可能な残りの光パルスは
無駄になるため伝送速度を上げることが不可能であると
いうデメリットがある。この方式の安全性は状態の非直
交性に基づいているため、この無駄はこの方式において
不可避なものである。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、安全性
および伝送速度の観点で優れている４状態暗号および２
粒子相関暗号は、これまでのところ、１つのパルス中に
は１光子あるいは１電子が含まれるような１量子系を伝
送する実現方法しか提案されていない。このためには単
光子列あるいは単電子列などを制御性よく発生する技術
が必要であるが、このような技術は現在まだ実現されて
いない。この暗号方式を現在の技術で実現するために
は、レーザ光源などで発生可能なコヒーレント状態と呼
ばれる古典的量子状態の光で実現することが望まれてい
る。コヒーレント光により４状態暗号を実現する方法と
しては、非直交２状態を組み合わせて擬似的な４状態暗
号を実現する、文献：［１１］B. Huttner, N. Imoto,
N. Gisin, and T. Mor, Phys.Rev. A51, 1863 （199
5）、[１２] Y. Mu et al., Optics Letters 123, 344
(1996)などの提案はある。しかし、安全性を高めるため
には平均光子数を十分小さく抑える必要があり、非直交
２状態と同様に伝送速度や安全性の点で問題が残ってい
る。
【００２０】本発明は、上記のような従来技術の問題点
に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、安
全性および伝送速度の観点で優れている４状態暗号を、
現在手に入るコヒーレント光源を用いて実現する方法を
提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に係る量子暗号を用いた鍵配布方法は、
鍵として使用するランダムビットデータを、２種あるい
はそれ以上の数のコヒーレント光状態から構成される光
パルス列にエンコードし、盗聴検出用に、これらのコヒ
ーレント状態の重ね合わせ状態の光パルス列を光パルス
の時系列に混入して伝送し、公開チャネルにおける情報
交換において、正規受信者が測定装置の測定条件を設定
して盗聴検出用の光パルスの干渉状態をチェックするこ
とにより、盗聴の有無を検定することを特徴とする。
【００２２】請求項２に係る量子暗号を用いた鍵配布方
法は、請求項１記載の量子暗号を用いた鍵配布方法にお
いて、送受信者間でデータ伝送を共有する直交２状態
と、盗聴を検出する第三の非直交状態とからなる３状態
暗号方式が、コヒーレント光状態から構成されるパルス
列により実現され、３状態暗号方式が、初めから盗聴検
出用のビット列を設けてこの全部を照合することにより
盗聴検出を行うことを特徴とする。
【００２３】請求項３に係る量子暗号を用いた鍵配布方
法は、請求項２記載の量子暗号を用いた鍵配布方法にお
いて、３状態暗号方式における盗聴者の検出に必要な量
子力学的状態の必要条件は、盗聴者による誤った基底の
測定によって、その基底における重ね合わせ状態が破壊
され、且つ、重ね合わせ状態は盗聴者による１量子レベ
ルの測定によっても破壊されることを特徴とする。
【００２４】請求項４に係る量子暗号を用いた鍵配布方
法は、請求項３記載の量子暗号を用いた鍵配布方法にお
いて、量子力学的状態の必要条件が成り立つコヒーレン
ト状態の重ね合わせ状態は、盗聴検出用の非直交状態と
して用いられることを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を詳細
に説明するが、先ず、前述のような手段を備えた本発明
の量子暗号を用いた鍵配布方法の作用について詳しく述
べる。すなわち、上述したように、１量子系において
は、量子力学的要請により或る２直交状態Ａを不完全な
がらも識別できる測定は、別の２直交状態Ｂに存在する
重ね合わせ状態を少なくとも部分的に壊し、測定後の状
態は２直交状態Ａに属するどちらかの状態（統計的混合
状態）に近づく。４状態暗号ではこの重ね合わせ状態の
壊れ方を検出することにより、盗聴の有無を判定してい
る。この原理を利用すると、盗聴を検出しつつ鍵配布を
安全に行うためには４状態は必要ないと言うことが最初
に導かれる。
【００２６】文献：［１３］K. J. Blow et al., J. Mo
d Opt. 40, 33-36 (1993)、［１４］S. M. Barnett et
al., Phys. Rev. A48, 48 (1993)、［１５］S. M. Barn
ettet al., J. Mod Opt. 40, 2501-2513 (1993)、［１
６］T. Mor, Phys. Rev. Lett. 80, 3137 (1998)、［１
７］特開平７−２０２８８０などによると、送信者の選
択する量子力学的状態として直交２状態とこれらに非直
交な一つの状態を利用することにより、量子暗号が構成
できることが示されている。このとき、直交２状態は
０、１からなる１ビット乱数列を送受信者間で共有する
ためのデータ伝送に用いる。一方、第三の非直交状態は
盗聴を検出するために用いる。
【００２７】送信者と受信者は、それぞれ、独自かつラ
ンダムに直交２状態または非直交状態を選択し、送信者
は送信し、受信者は選択した状態に適応した測定基底を
有する測定器で測定する。後に、公開チャンネルにおけ
る情報交換によって、受信者は、伝送されたビット列の
なかから、送信基底と測定基底が合致したビット列を全
体のビット列から少なくとも統計的には抽出する事がで
きる。また、受信者が受信したビット列を公開チャンネ
ルにおける情報交換時まで貯蔵する技術を持っておれ
ば、受信時の測定に用いる測定基底を送信者の用いた送
信基底と逐次一致させることが可能なので、確定的に送
受信の基底を一致させることができる。
【００２８】送信および測定基底が一致したビット列に
ついては、送受信者間でビット値列を共有することがで
きる。これに対して、盗聴者は送受信者と基底を一致さ
せるいかなる手段も有さないので、盗聴行為により送信
者の送った非直交状態が壊されるケースが必ず発生し、
非直交状態に関する共有ビット列中（盗聴がなければ全
て０または全て１のはずである）にエラーが発生する。
従って、送受信者は非直交状態により共有したビット列
の全て（一部ではない）を公開チャンネルで照合しエラ
ーの有無を確認することにより盗聴の有無を知ることが
できる。
【００２９】盗聴がなかったと判定された場合には、直
交２状態により伝送したビット列からなる乱数列は送信
者１と受信者２しか知らない同一の値を有することが保
証されるので、それを共通鍵と決定する。この簡便な３
状態を利用する暗号方法では、４状態暗号のように後で
暗号として用いる共有したビット列の一部を犠牲にして
照合に用いるのではなく、初めから盗聴検出用のビット
列を設け、この全部を照合することにより盗聴検出を行
っている。照合用のビット列はあらかじめ最終的には棄
却することを念頭に設計されているため、この種のプロ
トコルはrejected data protocolと呼ばれている。この
プロトコルも盗聴者による量子力学的重ね合わせ状態の
破壊の検出を原理的拠り所にしており、４状態暗号の１
種としてよいものである。この簡便なプロトコル実現に
おいても従来１量子パルス時系列の実現が必須とされて
いた。本発明の方法は、このrejected data protocolに
基づく３状態暗号方式を、コヒーレント光パルスにより
実現するものである。
【００３０】上記の３状態暗号において、盗聴者の検出
に必要な量子力学的状態の必要条件は、i. 盗聴者によ
る誤った基底の測定によって、その基底における重ね合
わせ状態が破壊される（測定基底状態のいずれかに収縮
する）ことに加えて、ii. 重ね合わせ状態は盗聴者によ
る１量子レベルの測定によっても破壊されることが必要
である。
【００３１】ここで(ii)の条件について説明を加える。
盗聴者は可能な限り測定による状態の破壊を防ぐ盗聴作
戦をとると考えられる。例えば、コヒーレント状態のよ
うに状態が多光子の状態からなり、かつコーディングに
用いる２状態がプロトコルにより明らかにされている場
合には、そのうち最低１光子をビームスプリッティング
などの方法により分岐して盗むことにより、状態を大き
く壊さずに特定することが原理的に可能である。逆に言
えば、既知のコヒーレント状態を特定するためには最低
１光子相当を測定することが必要である。この条件は、
キャリアパルスに含まれる量子の数が１のときは明らか
に満たされている（１量子盗めば、パルスは受信者に届
かなくなる）。この２条件を満たすキャリアパルスの状
態は１量子状態のみであると多くの場合考えられてい
た。しかしながら、量子力学はキャリアパルスに含まれ
る量子の数が複数個であっても上記の２条件が成り立つ
ことを許容している。
【００３２】本発明は、上記２条件が成り立つコヒーレ
ント状態の重ね合わせ状態を盗聴検出用の非直交状態と
して用いることを特徴としている。以下、より具体的に
説明する。尚、信号光パルスの光の量子状態はコヒーレ
ント状態なので、慣例にしたがってこれを｜α＞と書く
と、位相０、π／２、π／３、３π／２の変調を受けた
後の状態は、それぞれ、｜α＞、｜ｉα＞、｜−α＞、
｜−ｉα＞と書くことにする。
【００３３】本発明においては、鍵として使用するビッ
ト列をエンコードするために、｜α＞および｜−α＞の
ような位相が１８０°異なる２つのコヒーレント状態を
用いる。この２状態は振幅｜α｜の値が１よりも十分に
小さいときは非直交性が高い（状態の重なり＜α｜−α
＞が大きい）が、｜α｜が１よりも十分に大きければほ
ぼ直交（＜α｜−α＞≒０）する。本発明においては｜
α｜の値としては、非直交２状態暗号と比べると大きい
１程度の値（平均光子数｜α｜2〜１）を用いる。これ
は、後に述べるように｜α｜2を大きくとりすぎると、
盗聴検出用の状態が伝送路の光学損失などにより破壊さ
れやすくなり、盗聴検出感度が低下してしまうためであ
る。
【００３４】このコヒーレント光パルス列中約３個に１
個のパルスが光子０個を、約３個に１個のパルスが光子
１個を、約５個に１個のパルスが光子２個を、約１６個
に１個が光子３個を含んでいる。｜α＞と｜−α＞の状
態を識別できる標準的な方法は光ホモダイン検波測定で
あるが、｜α｜が１近辺でこれらの２状態を識別する際
の誤り率の標準量子限界は２％程度である（文献：［１
８］M. Sasaki et al., Phys. Rev.A54, 2728 (1996)に
示されているような最適受信機を実現できれば誤り率は
０．４％程度にまで低減できる）。
【００３５】従って、盗聴が一切なかったとしても、送
受信者間で完全にビット列を共有することは不可能であ
る（５０個に１個は誤っている）が、このビットエラー
は一部のビットを犠牲にすれば古典的な誤り訂正の方法
などにより、修正することが可能である。また、後に述
べるように盗聴検出用に用いる光パルスは平均光子数｜
α｜2〜１のコヒーレント光とし、鍵となる乱数ビット
列生成に用いる光パルスは、平均光子数｜α｜2＞＞１
（１０以上程度：このとき光ホモダイン検波のビット識
別誤り率は１０―9以下となる）のコヒーレント光を用
いることにより、ほぼ完全なビット列を共有することも
可能である。
【００３６】次に、盗聴検出用の状態として送信者は、
｜α＞＋｜−α＞のような重ね合わせ状態を用意する。
ここで、従来のコヒーレント光を用いた疑似的４状態暗
号と異なるのは、盗聴検出用状態として、位相が９０°
異なる｜ｉα＞のような状態ではなく、｜α＞＋｜−α
＞を用いることである。このような重ね合わせ状態は、
シュレディンガーの猫状態と呼ばれるメゾスコーピック
な重ね合わせ状態であり、非線形光学結晶中にコヒーレ
ント光を通過させることにより実現可能であることが文
献：[１９] B. Yurke et al., Phys. Rev. Lett. 57, 1
3 (1986)、［２０］A. Mecozzi etal., Phys. Rev. Let
t. 58, 1055 (1987)に示されている。また、近年（別の
方法により）実験的にも実現されている（文献：[２１]
M. Brune et al., Phys. Rev. Lett. 77, 4887 (199
6)）。
【００３７】このようなメゾスコピックな重ね合わせ状
態は、以下のような特性を持つことが文献［１９］に示
されている。 1. 重ね合わせ状態が保持されているか否かは光ホモダ
イン検波測定により検出可能である。 2. ｜α＞、｜−α＞を識別するための光ホモダイン検
波測定条件と｜α＞＋｜−α＞の重ね合わせ状態を検出
するための光ホモダイン検波測定条件は異なる。前者と
後者の局発光の位相条件はπ／２だけ異なっている。 3. ｜α＞、｜−α＞を識別するための光ホモダイン検
波測定条件で｜α＞＋｜−α＞の重ね合わせ状態を測定
すると、光の状態は｜α＞または｜−α＞に収縮する。
これは間違った基底で測定を行うことにより重ね合わせ
状態が破壊されるという前記(i)の条件を満たすことを
意味する。 4. 重ね合わせ状態は光学損失により容易に破壊され
る。文献：［１９］や［２２］D. F. Walls et al., Ph
ys. Rev. A31, 2403 (1985)、［２３］A.O. Caldeira e
t al. Phys. Rev. A31, 1059 (1985)によると、重ね合
わせ状態を破壊するのに１光子の損失があれば十分であ
ることが示されている。これは、状態が｜α＞と｜−α
＞のどちらにあるかを特定するに足る情報が損失した１
光子に載っており、これを測定することにより原理的に
状態を｜α＞と｜−α＞のどちらかに収縮させることが
可能であるためである。これはこの重ね合わせ状態が盗
聴者による１量子レベルの測定によっても破壊されると
いう前記(ii)の条件を満たすことを意味する。
【００３８】以上のようにこのメゾスコピックな重ね合
わせ状態｜α＞＋｜−α＞の特性は盗聴検出用状態とし
ての必要条件(i)および(ii)を満たしており、これを利
用すれば、コヒーレント光状態の利用を基本とした３状
態暗号を構成することが可能である。
【００３９】先に従来技術として紹介した、コヒーレン
ト光により擬似的な４状態暗号を実現する方法（文献：
［１１］、[１２]）では、４状態として非直交な｜α
＞、｜−α＞、｜ｉα＞、｜−ｉα＞などの状態を用い
ていた。｜ｉα＞≠（｜α＞＋｜−α＞）/√２であ
り、これらの状態は｜α｜の小さい領域で間違った基底
で測定を行うことにより重ね合わせ状態が破壊されると
いう必要条件(i)は満たすが、盗聴者による１量子レベ
ルの測定によっても破壊されるという必要条件(ii)を満
たしていなかった。そのため、多数の｜α＞状態の中に
確率的に含まれる光子を２個含むパルスから１光子のみ
を取り出して気づかれずに情報を盗聴できる可能性が残
されていた。
【００４０】この問題を克服するため、これらの方法で
は｜α｜2を０．１のような極端に小さい値として光子
を２個含むパルス自体の数を減らし、かつ状態の非直交
性を大きくして、非直交２状態暗号方式を併用すること
によって安全性を確保していた。しかしながら、この場
合、光子を１個だけ含むパルスの数も減少し検出できな
い頻度が上がってしまうので、伝送速度が極端に低下す
るという問題が残っていたが、本発明ではこの問題は生
じない。
【００４１】なお、本発明で使用するメゾスコピックな
重ね合わせ状態はその性質により光学損失に対して脆弱
である。１光子の損失により状態は破壊されるため、状
態を破壊するために必要な光学損失の大きさは｜α｜-2
にスケールする。盗聴検出用状態は盗聴行為のみなら
ず、伝送路の光学損失によっても同様に破壊されるた
め、状態の破壊の原因が盗聴行為によるものであるか、
伝送路の損失によるものであるか区別がつかないと言う
問題が存在する。
【００４２】しかしながらこれは従来の１量子パルスを
用いる４状態暗号においても存在する問題であり、用い
るコヒーレント光パルス中の平均光子数｜α｜2〜１と
選べば、１量子パルスを用いる方法と同等である。これ
らの暗号方法では、安全性を確保するため状態の破壊は
全て盗聴行為により発生すると仮定して盗聴行為の有無
の検定を行う。この検定はビットエラーの値があるレベ
ル以上のとき、盗聴行為があったとして伝送路の使用を
棄却するものである。光学損失はビットエラーに一定の
バイアスを生じさせるので、盗聴検出感度の低下につな
がる。従って、可能な限り損失の少ない伝送路を送受信
者間で用意することが必要であるのは言うまでもない。
【００４３】次に、、本発明の具体的な実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る量
子暗号の構成方法の一実施の形態について説明するため
の図である。同図に示す実施の形態の量子暗号の構成方
法は、従来の測定遅延を伴う４状態暗号をベースにした
ものであり、キャリアとしてコヒーレント光を、情報を
コーディングする属性として位相属性を用いて実現する
一方法について説明したものである。
【００４４】図１において、送信者１と受信者２は共有
すべき鍵となる１ビットの情報を載せて運ぶコヒーレン
ト光パルス３あるいは盗聴検出用重ね合わせ状態光パル
ス４からなる時系列を送る光ファイバーからなる量子チ
ャンネル５と、送信および受信状態を確認し合う公開チ
ャンネル６を使う。コヒーレント光源７は鍵となる共有
ビット乱数列配布のために用いられる光源で、その平均
光子数は｜α｜2＞＞１である半導体レーザ光源を用い
る。光子の位相状態に“０”または“１”の１ビット情
報を載せるため、コヒーレント光パルス３は位相変調器
９でビット“０”の時位相０°（状態｜α＞）、ビット
“１”の時位相１８０°（状態｜−α＞）となるように
変調される、２進数列は一つ一つ位相状態が異なる光子
時系列で表される。
【００４５】コヒーレント光源８は盗聴検出用の重ね合
わせ光状態を作成するため用いられる半導体レーザから
なる光源で、その光出力は光パルス中の平均光子数が｜
α｜ 2〜１となるようにアッテネータ１０で調節され、
メゾスコピックな重ね合わせ状態作成用の非線形光学結
晶１１に入射される。コヒーレント光源７と８は注入同
期などの方法により、発生するコヒーレント光の位相が
一致するように同期制御されている。
【００４６】鍵作成用の光パルス３およびメゾスコピッ
クな重ね合わせ状態の光パルス４の時系列は送信者１の
制御する光路切り替えスイッチ１２により順次切り替え
られて量子チャネル５を通り、さらに遅延１３を通過す
る。遅延１３の長さは、公開チャンネル６における情報
交換により必要な測定条件に受信者の測定器を設定して
から光状態の測定を行うに足るものとする（測定遅
延）。なお、この測定遅延は情報伝送速度を向上させる
ための手段であって、情報伝送速度を犠牲にすれば、必
ずしも必要なものではない。その場合、受信者の測定条
件は用いるべき測定条件と確率的にしか一致しない。
【００４７】受信者は量子チャネル５を伝送してきた鍵
作成用光パルス３または盗聴検出用光パルス４の時系列
を光ホモダイン検波により測定する。光ホモダイン検波
器はビームスプリッター１４において局発光発振器１５
である半導体レーザからの局発光と結合し、光出力１６
が高感度のフォトダイオード１７に入射し、光電流１８
に変換される。光電流１８の大きさは測定器１９により
測定される。局発光発信器の位相は位相制御器２０によ
り受信者が自由に制御できる。受信者は、公開チャネル
６により送信パルスが鍵作成用光パルス３のときと、盗
聴検出用光パルス４のときとで、位相制御器２０の位相
の大きさをπ／２変化させる。
【００４８】図４は、設定位相条件と観測される光電流
値の大きさの確率分布の関係を示したものである。送信
者の制御するコヒーレント光源７および８からのコヒー
レント光の（共通の）位相をφとし、受信者の制御する
光ホモダイン検波器の局発光の位相をθとすると、状態
｜α＞と｜−α＞を識別する測定条件はｃｏｓ（φ＋
θ）＝１で、重ね合わせ状態を確認できる測定条件はｓ
ｉｎ（φ＋θ）＝１で表される。
【００４９】コヒーレント光の直交位相振幅ａ１および
ａ２の確率分布を位相空間（ａ１，ａ２）上で示すと、
状態｜α＞と｜−α＞については確率分布は（ａ１，ａ
２）＝（±１，０）上の直径１／２の円内に集中してい
る。測定条件ｃｏｓ（φ＋θ）＝１は、この確率分布を
ａ２＝０の平面上に射影して観測することに等しく、期
待される確率分布は送信状態が｜α＞のときはａ１＝１
に、｜−α＞のときはａ１＝−１にピークを持つひとつ
のガウス分布に（図４(a),(b)）、｜α＞＋｜−α＞の
ときはａ１＝±１にピークを持つ２つのガウス分布にな
る（図４(c)）。 一方、測定条件ｓｉｎ（φ＋θ）＝
１は確率分布をａ１＝０の平面上に射影して観測するこ
とに等しく、期待される確率分布は送信状態が｜α＞お
よび｜−α＞のときはａ２＝０をピークとするガウス分
布に（図４(a),(b)）、｜α＞＋｜−α＞のときはａ２
＝０をピークとする干渉フリンジをもつガウス分布にな
る（図４(c)）。
【００５０】重ね合わせ状態が保持されていると、図４
（ｃ）に見られる干渉フリンジが観測されるが、盗聴行
為や光学損失などにより重ね合わせ状態が壊されると干
渉フリンジは消失し、図４（ａ），（ｂ）のような単純
なガウス分布に近づく。従って、正規受信者はこの干渉
フリンジの有無あるいはその明瞭度を観測することによ
って盗聴行為の有無を推定することが可能である。この
干渉フリンジは観測量である電流値の観測確率分布であ
るので、１回の観測だけでは盗聴者の有無について答え
ることは難しいが、この盗聴検出のための観測を繰り返
すことにより干渉フリンジの明瞭度を得ることができ、
この明瞭度の大きさと理論から求めることのできる盗聴
危険限界とを比較することによって盗聴者の有無を検定
することができる。
【００５１】以上の本発明の方法により、盗聴されてい
ないことを公開チャネルにおける情報交換によりモニタ
しながら共通鍵を生成することができる。本発明によれ
ば、安全性および情報伝送速度の面で優れる４状態暗号
と等価な３状態暗号を、現在入手可能なコヒーレント光
通信技術を用いて実装することができる。コヒーレント
光は古典的デバイスにより制御可能な光状態なので、そ
の生成に確率現象は関与せず確実に生成できる。また、
本発明の方法によれば、状態｜α＞と｜−α＞の直交性
が保たれるほど強いコヒーレント光を用いることができ
るので、非直交２状態暗号に比較すると情報伝送速度は
格段に向上する。
【００５２】以上述べた実施の形態は本発明を説明する
ための一例であり、本発明は、上記の実施の形態に限定
されるものではなく、発明の要旨の範囲で種々の変形が
可能である。すなわち、上述の実施の形態は、情報を載
せて運ぶキャリアが光子、また情報をコーディングする
属性が光の位相であることを想定して説明したものであ
るが、同様のメゾスコピックな重ね合わせ状態が存在す
れば、キャリアが他の粒子、例えば電子であっても、ま
た情報をコーディングする属性が他の属性、例えばキャ
リアの偏光属性やスピン属性などであってもかまわな
い。
【００５３】
【発明の効果】以上説明の量子暗号を用いた鍵配布方法
によれば、安全性および情報伝送速度の面で優れる４状
態暗号と等価な３状態暗号を、現在入手可能なコヒーレ
ント光通信技術を用いて実装することができる。これに
よって、安全性及び情報伝送効率の優れた量子暗号を用
いた鍵配布を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態に係る量子暗号の構成
方法を説明するための図である。
【図２】 従来の量子暗号である遅延付き４状態暗号を
説明するための図である。
【図３】 従来の量子暗号である非直交２状態暗号を説
明するための図である。
【図４】 設定位相条件と観測される光電流値の大きさ
の確率分布の関係を位相空間（ａ１，ａ２）を用いて説
明した図である。
【符号の説明】
１ 送信者 ２ 受信者 ３ 鍵作成用コヒーレント光パルス ４ 盗聴検出用光パルス ５ 量子チャネル ６ 公開チャネル ７ 鍵作成用コヒーレント光源 ８ 盗聴検出光パルス作成用コヒーレント光源 ９ 位相変調器 １０ アッテネータ １１ 非線形光学結晶 １２ 光路切り替えスイッチ １３ 遅延 １４ ビームスプリッタ １５ 局発光発振器 １６ 光出力 １７ フォトダイオード １８ 光電流 １９ 電流測定器 ２０ 位相制御器 ２１ 送信者 ２２ 受信者 ２３ １量子キャリアパルス ２４ 量子チャネル ２５ 公開チャネル ２６ １量子源 ２７ 変調器 ２８ 遅延線 ２９ 測定装置 ３１ 微弱コヒーレント光パルス ３２ ５０％ビームスプリッタ ３３ 光パルス ３４ 光パルス ３５ 位相変調器 ３６ 光ファイバ ３７ 光ファイバ ３８ ５０％ビームスプリッタ ３９ 位相変調器 ４０ 受光器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 鍵として使用するランダムビットデータ
    を、２種あるいはそれ以上の数のコヒーレント光状態か
    ら構成される光パルス列にエンコードし、 盗聴検出用に、これらのコヒーレント状態の重ね合わせ
    状態の光パルス列を光パルスの時系列に混入して伝送
    し、 公開チャネルにおける情報交換において、正規受信者
    が、測定装置の測定条件を設定して盗聴検出用の光パル
    スの干渉状態をチェックすることにより、 盗聴の有無を検定することを特徴とする量子暗号を用い
    た鍵配布方法。
  2. 【請求項２】 送受信者間でデータ伝送を共有する直交
    ２状態と、盗聴を検出する第三の非直交状態とからなる
    ３状態暗号方式が、 前記コヒーレント光状態から構成されるパルス列により
    実現され、 前記３状態暗号方式が、初めから盗聴検出用のビット列
    を設けて、この全部を照合することにより盗聴検出を行
    うことを特徴とする請求項１記載の量子暗号を用いた鍵
    配布方法。
  3. 【請求項３】 前記３状態暗号方式において、盗聴者の
    検出に必要な量子力学的状態の必要条件は、 盗聴者による誤った基底の測定によって、その基底にお
    ける重ね合わせ状態が破壊され、 且つ、前記重ね合わせ状態は盗聴者による１量子レベル
    の測定によっても破壊されることを特徴とする請求項２
    記載の量子暗号を用いた鍵配布方法。
  4. 【請求項４】 前記量子力学的状態の必要条件が成り立
    つコヒーレント状態の重ね合わせ状態は、盗聴検出用の
    非直交状態として用いられることを特徴とする請求項３
    記載の量子暗号を用いた鍵配布方法。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006109265A (ja) * 2004-10-07 2006-04-20 Sony Corp 量子暗号通信方法、および量子暗号通信装置、並びに量子暗号通信システム
JP2006528851A (ja) * 2003-07-25 2006-12-21 ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル．ピー． 量子チャネルチェックを有する量子暗号
JP2008541661A (ja) * 2005-05-17 2008-11-20 ルーセント テクノロジーズ インコーポレーテッド 多重チャネル量子通信システムにおける位相ロック方法
US7555127B2 (en) 2002-02-22 2009-06-30 Nec Corporation Quantum cryptography key distribution system and method
WO2009110282A1 (ja) * 2008-03-06 2009-09-11 日本電気株式会社 量子暗号装置、量子暗号装置の観測結果記録装置および方法
US7649996B2 (en) 2002-09-26 2010-01-19 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Cryptographic communication apparatus
JP4775820B2 (ja) * 2004-09-02 2011-09-21 アイディー クアンティック エス．アー． 非直交２状態量子暗号法及び盗聴探知のために量子ビット内及び量子ビット間干渉を有する装置
JP2019520720A (ja) * 2016-05-11 2019-07-18 アリババ グループ ホウルディング リミテッド データ伝送中に盗聴を検出する方法及びシステム
CN113259104A (zh) * 2021-06-21 2021-08-13 南京大学 一种高抗噪性四态调制零差测量量子密钥分发方法和系统

Families Citing this family (49)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7324647B1 (en) * 2000-10-23 2008-01-29 Bbn Technologies Corp. Quantum cryptographic key distribution networks with untrusted switches
FR2816780B1 (fr) * 2000-11-10 2003-01-31 Thomson Csf Procede et systeme de transmission par cryptographie quantique
FR2816772B1 (fr) * 2000-11-10 2003-01-31 Thomson Csf Procede et systeme de transmission par cryptographie quantique
US7403623B2 (en) * 2002-07-05 2008-07-22 Universite Libre De Bruxelles High-rate quantum key distribution scheme relying on continuously phase and amplitude-modulated coherent light pulses
US7274791B2 (en) * 2002-07-15 2007-09-25 Lucent Technologies Inc. Quantum cryptographic system and method for achieving unambiguous state discrimination measurement of coherent light states
US7457416B1 (en) 2002-07-17 2008-11-25 Bbn Technologies Corp. Key distribution center for quantum cryptographic key distribution networks
US7627126B1 (en) 2002-10-15 2009-12-01 Bbn Technologies Corp. Systems and methods for implementing path length control for quantum cryptographic systems
US7236597B2 (en) 2002-12-20 2007-06-26 Bbn Technologies Corp. Key transport in quantum cryptographic networks
US7460670B1 (en) 2002-12-20 2008-12-02 Bbn Technologies Corp. Systems and methods for managing quantum cryptographic networks
US7777177B2 (en) * 2003-01-13 2010-08-17 Klotzer Daniel S System for responding to a superposition of quantum states
US9897894B2 (en) 2003-01-13 2018-02-20 Daniel S Klotzer Morphable identity, networkable photonic quantum logic gate system and method
US7430295B1 (en) 2003-03-21 2008-09-30 Bbn Technologies Corp. Simple untrusted network for quantum cryptography
US7706535B1 (en) 2003-03-21 2010-04-27 Bbn Technologies Corp. Systems and methods for implementing routing protocols and algorithms for quantum cryptographic key transport
CN1934820A (zh) * 2004-02-10 2007-03-21 三菱电机株式会社 量子密钥分发方法以及通信装置
US7515716B1 (en) 2004-02-26 2009-04-07 Bbn Technologies Corp. Systems and methods for reserving cryptographic key material
US7697693B1 (en) 2004-03-09 2010-04-13 Bbn Technologies Corp. Quantum cryptography with multi-party randomness
GB0405573D0 (en) * 2004-03-11 2004-04-21 Univ Heriot Watt Secure data communication system
US20060029229A1 (en) * 2004-08-03 2006-02-09 Alexei Trifonov QKD station with EMI signature suppression
US7920704B2 (en) * 2004-10-09 2011-04-05 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Systems and methods for obtaining information on a key in BB84 protocol of quantum key distribution
US20060083379A1 (en) * 2004-10-19 2006-04-20 Brookner George M Cryptographic communications session security
US7643633B2 (en) * 2005-05-06 2010-01-05 Research In Motion Limited Adding randomness internally to a wireless mobile communication device
US7853011B2 (en) * 2005-05-13 2010-12-14 Ciena Corporation Methods and apparatus for monitoring the integrity of a quantum channel supporting multi-quanta pulse transmission
CN101176297B (zh) * 2005-05-17 2014-09-03 朗迅科技公司 量子信息的多信道传输
US20060263096A1 (en) * 2005-05-17 2006-11-23 Mihaela Dinu Multi-channel transmission of quantum information
US7747019B2 (en) * 2005-09-28 2010-06-29 Nortel Networks Limited Methods and systems for communicating over a quantum channel
US20070076887A1 (en) * 2005-09-30 2007-04-05 Nortel Networks Limited Double phase encoding quantum key distribution
US20070076878A1 (en) * 2005-09-30 2007-04-05 Nortel Networks Limited Any-point-to-any-point ("AP2AP") quantum key distribution protocol for optical ring network
JP4883273B2 (ja) * 2006-01-11 2012-02-22 日本電気株式会社 乱数品質管理装置および管理方法
WO2007088288A1 (fr) * 2006-02-03 2007-08-09 Advanced Track & Trace Procede et dispositif d'authentification
US7447386B2 (en) * 2006-02-23 2008-11-04 Magiq Technologies, Inc Cascaded modulator system and method for QKD
JP2007251678A (ja) * 2006-03-16 2007-09-27 Sony Corp 量子暗号通信装置および通信端末における平均光子数設定方法
JP2009534923A (ja) * 2006-04-18 2009-09-24 マジック テクノロジーズ，インコーポレーテッド 量子暗号ネットワークに対するユーザ認証と鍵管理
FR2906424B1 (fr) * 2006-09-25 2008-11-28 Centre Nat Rech Scient Systeme et procede pour la transmission securisee de code binaire par codage en phase et en intensite
US7876901B2 (en) * 2007-03-29 2011-01-25 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Alternative design for quantum cryptographic entangling probe
US8934633B2 (en) * 2010-02-15 2015-01-13 Hitachi, Ltd. Encrypted communication system, transmitter and receiver using same
US9219605B2 (en) * 2011-02-02 2015-12-22 Nokia Technologies Oy Quantum key distribution
CN103227718A (zh) * 2012-12-31 2013-07-31 安徽问天量子科技股份有限公司 量子密钥发送接收一体控制器及控制方法
CN107347058B (zh) 2016-05-06 2021-07-23 阿里巴巴集团控股有限公司 数据加密方法、数据解密方法、装置及系统
CN106254072B (zh) * 2016-10-18 2022-11-25 清华大学 一种量子密钥分发方法
US10382141B2 (en) * 2017-07-12 2019-08-13 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of Commerce Communication linker for communication linking
CN108123803B (zh) * 2018-02-14 2024-02-09 清华大学 一种量子密钥分发系统和方法
CN108712254B (zh) * 2018-06-20 2023-03-10 清华大学 一种量子密钥分发系统及方法
US11258580B2 (en) * 2019-10-04 2022-02-22 Red Hat, Inc. Instantaneous key invalidation in response to a detected eavesdropper
US11423141B2 (en) 2020-02-10 2022-08-23 Red Hat, Inc. Intruder detection using quantum key distribution
US10951404B1 (en) * 2020-06-09 2021-03-16 Quantropi Inc. Methods and systems for digital message encoding and signing
US11582030B2 (en) * 2021-02-25 2023-02-14 Oracle International Corporation Secure distribution of entropy
US11641347B2 (en) 2021-03-10 2023-05-02 Quantropi Inc. Quantum-safe cryptographic methods and systems
CN115276822B (zh) * 2022-07-11 2024-04-19 清华大学 量子通信方法、装置、计算机设备、存储介质和程序产品
CN117459153B (zh) * 2023-12-26 2024-04-02 万事通科技(杭州)有限公司 一种光纤信道窃听检测装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07202880A (ja) 1993-12-28 1995-08-04 Nec Corp 量子暗号方式
EP0881558B1 (en) * 1997-05-28 2003-04-16 Siemens Aktiengesellschaft Computer system for protecting software and a method for protecting software
JP2000174747A (ja) 1998-12-07 2000-06-23 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 量子暗号装置
US6601170B1 (en) * 1999-12-30 2003-07-29 Clyde Riley Wallace, Jr. Secure internet user state creation method and system with user supplied key and seeding
US6601169B2 (en) * 1999-12-30 2003-07-29 Clyde Riley Wallace, Jr. Key-based secure network user states

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7555127B2 (en) 2002-02-22 2009-06-30 Nec Corporation Quantum cryptography key distribution system and method
US7649996B2 (en) 2002-09-26 2010-01-19 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Cryptographic communication apparatus
JP2006528851A (ja) * 2003-07-25 2006-12-21 ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル．ピー． 量子チャネルチェックを有する量子暗号
JP4829788B2 (ja) * 2003-07-25 2011-12-07 ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル．ピー． 量子チャネルチェックを有する量子暗号
JP4775820B2 (ja) * 2004-09-02 2011-09-21 アイディー クアンティック エス．アー． 非直交２状態量子暗号法及び盗聴探知のために量子ビット内及び量子ビット間干渉を有する装置
JP2006109265A (ja) * 2004-10-07 2006-04-20 Sony Corp 量子暗号通信方法、および量子暗号通信装置、並びに量子暗号通信システム
JP4654649B2 (ja) * 2004-10-07 2011-03-23 ソニー株式会社 量子暗号通信方法、および量子暗号通信装置、並びに量子暗号通信システム
US8175273B2 (en) 2004-10-07 2012-05-08 Sony Corporation Quantum cryptography communication method, quantum cryptography communication apparatus, and quantum cryptography communication system
JP2008541661A (ja) * 2005-05-17 2008-11-20 ルーセント テクノロジーズ インコーポレーテッド 多重チャネル量子通信システムにおける位相ロック方法
WO2009110282A1 (ja) * 2008-03-06 2009-09-11 日本電気株式会社 量子暗号装置、量子暗号装置の観測結果記録装置および方法
JP2019520720A (ja) * 2016-05-11 2019-07-18 アリババ グループ ホウルディング リミテッド データ伝送中に盗聴を検出する方法及びシステム
CN113259104A (zh) * 2021-06-21 2021-08-13 南京大学 一种高抗噪性四态调制零差测量量子密钥分发方法和系统

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