JP2002281029A - 量子暗号通信システム - Google Patents

量子暗号通信システム

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JP2002281029A
JP2002281029A JP2001081501A JP2001081501A JP2002281029A JP 2002281029 A JP2002281029 A JP 2002281029A JP 2001081501 A JP2001081501 A JP 2001081501A JP 2001081501 A JP2001081501 A JP 2001081501A JP 2002281029 A JP2002281029 A JP 2002281029A
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JP
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optical
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packet signal
optical fiber
quantum
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Shigeki Takeuchi
繁樹 竹内
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Japan Science and Technology Agency
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Japan Science and Technology Corp
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04B10/70—Photonic quantum communication
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/08—Key distribution or management, e.g. generation, sharing or updating, of cryptographic keys or passwords
    • H04L9/0816—Key establishment, i.e. cryptographic processes or cryptographic protocols whereby a shared secret becomes available to two or more parties, for subsequent use
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ネットワーク内のあるユーザから別の特定
のユーザに向けて鍵共有を行うことを可能とし、多対多
での量子暗号通信を実現することのできる、新しい量子
暗号通信システムを提供する。 【解決手段】 光ネットワークにおいて量子暗号通信を
行う量子暗号通信システムであって、少なくともアドレ
スを表す光パルス列および量子暗号で用いる単一光子パ
ルス列を有するパケット信号を発信する送信機（２）
と、前記パケット信号から光パルス列のアドレス情報を
検出するヘッダアナライザ（３１）および各光ファイバ
（１）への切換えを行うゲートスイッチ（３２）を有す
るルータ（３）とを備えており、ルータ（３）は、ヘッ
ダアナライザ（３１）による検出アドレス情報に基づい
て次の送信路となる光ファイバ（１）を選択し、ゲート
スイッチ（３２）によりその光ファイバ（１）への切換
えを行って、パケット信号をルーティングする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この出願の発明は、量子暗号
通信システムに関するものである。さらに詳しくは、こ
の出願の発明は、光ネットワークにおける多対多での鍵
配送を実現することのできる、新しい量子暗号通信シス
テムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、共通鍵方式のＤＥＳ暗号（Data E
ncryption Standard暗号）や公開鍵方式のＲＳＡ暗号
（Rivest-Shamir-Adleman暗号）などに取って代わる次
世代の暗号技術として、量子暗号が注目されており、研
究・開発が盛んに進められている。この量子暗号を用い
た情報通信は、遠距離の２者間で他者に知られることな
く秘密鍵を共有することを可能とする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これま
でに開発されている量子暗号通信技術はいずれも、特定
の固定された回線を用いた１対１、もしくは１対多での
鍵配送を前提としており、これでは光ネットワーク上に
て量子暗号通信を行おうとした場合、各ユーザ毎に専用
の光ファイバを設置しなければならないなど、光ネット
ワーク上での実用化には好ましいものでなかった。
【０００４】そこで、この問題を解決すべく、ビームス
プリッタによって信号分配する方法が既に提案されてい
る（特表平９−５０２３２０号参照）。しかしながら、
この方法では送信者から多数のユーザに鍵がランダムに
分配されるので、ユーザ数Ｎにしたがってその鍵配送レ
ートが１／Ｎに減少してしまうといった問題があった。
【０００５】この出願の発明は、以上のとおりの事情に
鑑みてなされたものであり、従来技術の問題点を解消
し、光ネットワーク内のあるユーザから別の特定のユー
ザに向けて鍵共有を行うことを可能とし、多対多での鍵
配送を実現することのできる、新しい量子暗号通信シス
テムを提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決する手段】この出願の発明は、上記の課題
を解決するものとして、光ファイバにより構成される光
ネットワークにおいて量子暗号通信を行う量子暗号通信
システムであって、少なくともアドレスを表す光パルス
列および量子暗号で用いる単一光子パルス列を有するパ
ケット信号を発信する送信機と、前記パケット信号から
光パルス列のアドレス情報を検出するヘッダアナライザ
および各光ファイバへの切換えを行うゲートスイッチを
有するルータとを備えており、ルータは、ヘッダアナラ
イザによる検出アドレス情報に基づいて次の送信路とな
る光ファイバを選択し、ゲートスイッチによりその光フ
ァイバへの切換えを行って、パケット信号をルーティン
グすることを特徴とする量子暗号通信システム（請求項
１）を提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】この出願の発明は、上記のとおり
の特徴を有するものであるが、以下にその実施の形態に
ついて説明する。
【０００８】図１〜図３は、各々、この出願の発明の量
子暗号通信システムを説明する図であり、図１は光ファ
イバ（１）により構成される光ネットワーク上に送信機
（２）およびルータ（３）を備えたこの出願の発明の量
子暗号通信システムの全体構成を例示したもの、図２は
パルス信号を例示したもの、図３はルータ（３）の内部
構成を例示したものである。
【０００９】たとえばこれら図１〜図３に例示したよう
に、この出願の発明では、少なくともアドレスを表す光
パルス列および量子暗号で用いる単一光子パルス列を有
するパケット信号を発信する送信機（２）と、送信機
（２）により送られてきたパケット信号から光パルス列
のアドレス情報を検出するヘッダアナライザ（３１）お
よび各光ファイバ（１）への切換えを行うゲートスイッ
チ（３２）を有するルータ（３）とを備えている。
【００１０】そして、ルータ（３）は、ヘッダアナライ
ザ（３１）による検出アドレス情報に基づいて次の送信
路となる光ファイバ（１）を選択し、ゲートスイッチ
（３２）によりその光ファイバ（１）への切換えを行っ
て、パケット信号をルーティングする。これにより、単
一光子パルス列を含むパケット信号は、ルータ（３）を
通る度に適切な光ファイバ（１）へ伝達されていく。
【００１１】すなわち、この出願の発明の量子暗号通信
システムは、パケット通信的な手法によって、量子暗号
で用いる単一光子列を、ルーティングにより、光ネット
ワーク内のあるＵｓｅｒＡから特定のＵｓｅｒＢをはじ
めとする多数のユーザへ送信することができるのであ
る。したがって、たとえば光ファイバが引かれた各家庭
から基地局などへ量子暗号を用いた通信が可能となり、
量子暗号を一般家庭でも使用でき、多対多の量子暗号通
信が実現されるようになる。
【００１２】送信機（２）は、たとえば、図示していな
いが量子暗号手段、パケット信号作成手段およびパケッ
ト信号発信手段を有しており、量子暗号手段による量子
暗号の単一光子パルス列をパケット信号作成手段によっ
てパケット信号に分割し、各パケット信号毎にアドレス
を表すヘッダとなる光パルス列を付加した後、パケット
信号発信手段によりそのパケット信号を接続されている
光ファイバー（１）へ送る。光ファイバー（１）により
構成される光ネットワーク上には複数のルータ（３）が
設けられており、各ルータ（３）間にてパケット信号の
ルーティングが行われる。
【００１３】図２に例示したパケット信号では光パルス
列および単一光子パルス列は時間的に分割されている
が、ルータ（３）のヘッダアナライザ（３１）によって
アドレス情報を検出できる限り、これらが混在していて
も、あるいは異なる周波数に分割されていてもよい。ヘ
ッダアナライザ（３１）によるアドレス情報検出には、
公知のパケット通信にて用いられている各種手法を用い
ることができる。
【００１４】また、光パルス列については、アドレス
（送信先ＩＰアドレスなど）を表すヘッダのみでなく、
たとえば通常の古典的な通信で使用するための信号パル
スをも含むものとすることができる。
【００１５】またさらに、ルータ（３）については、全
光学スイッチによる構成も可能であり、この場合では、
光パルス列（ヘッダ部分）の光非線型性によって一定時
間ゲートスイッチ（３２）が開き、その間に単一光子パ
ルス列を含むパケット信号が次の光ファイバ（１）へ伝
達されることになる。
【００１６】もちろん、この発明は以上の例に限定され
るものではなく、細部については様々な態様が可能であ
る。
【００１７】
【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この出願の発
明によって、光ネットワーク内のあるユーザから別の特
定のユーザに向けて鍵共有を行うことを可能とし、多対
多での量子暗号通信を実現することのできる、新しい量
子暗号通信システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この出願の発明の量子暗号通信システムの全体
構成を例示した図である。
【図２】この出願の発明の量子暗号通信システムにおけ
るパルス信号を例示した図である。
【図３】この出願の発明の量子暗号通信システムにおけ
るルータの内部構成を例示した図である。
【符号の説明】
１ 光ファイバ ２ 送信機 ３ ルータ ３１ ヘッダアナライザ ３２ ゲートスイッチ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光ファイバにより構成される光ネットワ
    ークにおいて量子暗号通信を行う量子暗号通信システム
    であって、 少なくともアドレスを表す光パルス列および量子暗号で
    用いる単一光子パルス列を有するパケット信号を発信す
    る送信機と、 前記パケット信号から光パルス列のアドレス情報を検出
    するヘッダアナライザおよび各光ファイバへの切換えを
    行うゲートスイッチを有するルータとを備えており、 ルータは、ヘッダアナライザによる検出アドレス情報に
    基づいて次の送信路となる光ファイバを選択し、ゲート
    スイッチによりその光ファイバへの切換えを行って、パ
    ケット信号をルーティングすることを特徴とする量子暗
    号通信システム。
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