JP2007184700A - Quantum cryptography communication system and method, polarization/phase modulation converter, and phase/polarization modulation converter - Google Patents

Quantum cryptography communication system and method, polarization/phase modulation converter, and phase/polarization modulation converter Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a quantum cryptography communication system capable of directly transmitting a meaningful message. <P>SOLUTION: A quantum cryptography communication apparatus A includes: a polarization EPR pair generating source 1 for generating an EPR pair of a polarization state; a polarization phase modulation converter 2 for a polarization state of one of photons of the photon pair into a phase state; a fidelity degree detection means 3A for measuring a quantum state of the other photon of the photon pair to decide the fidelity of the EPR pair; a polarization modulator 5 for modulating the photon generated from a single photon source 4 into the polarization state according to data desirably to be transmitted; and a Bell state measurement means 6 for measuring a Bell state of the photons accepted by the fidelity degree detection means 3A and the modulated photons, and a quantum cryptography receiver B includes: a phase/polarization modulation converter 7 for converting the EPR pair into the polarization state; a fidelity degree detection means 3B for measuring the quantum of the photons to decide the fidelity of the EPR pair; and a quantum state measurement means 8 for measuring the quantum state of the photons accepted by the fidelity degree detection means 3B and exclusively ORing the quantum state and the Bell state measurement result to decode the transmission data. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、合理化された量子テレポーテーションを用い、このとき、伝送路上でのキュビットは長距離伝送可能なように位相符号化されたキュビットを用いて、意味のあるメッセージを直接伝送する量子暗号通信システム及び方法、偏波/位相変調変換器並びに位相/偏波変調変換器に関するものである。   The present invention uses streamlined quantum teleportation, and at this time, qubits on the transmission path use qubits that are phase-encoded so that they can be transmitted over long distances, and quantum cryptography communication that directly transmits meaningful messages. The present invention relates to a system and method, a polarization / phase modulation converter, and a phase / polarization modulation converter.

従来の量子暗号は、暗号鍵として用いられるランダム情報の秘密共有を量子力学により保証された安全性で提供するものである(例えば、非特許文献1参照)。また、任意の量子状態を古典情報のみを伝送することで遠隔地に伝送できる量子テレポーテーション技術を用いることで暗号通信を実現することも容易に考えられることである(例えば、非特許文献2参照)。   Conventional quantum cryptography provides secret sharing of random information used as an encryption key with security guaranteed by quantum mechanics (see, for example, Non-Patent Document 1). It is also conceivable to realize cryptographic communication by using quantum teleportation technology that can transmit an arbitrary quantum state to a remote place by transmitting only classical information (for example, see Non-Patent Document 2). ).

C. H. Bennett and G. Brassard “Quantum cryptography: Public key distribution and coin tossing”in Proc. of IEEE Int. Conf. Computers, Systems and Signal Processing, Bangalore, India, pp.175-179、 1984C. H. Bennett and G. Brassard “Quantum cryptography: Public key distribution and coin tossing” in Proc. Of IEEE Int. Conf. Computers, Systems and Signal Processing, Bangalore, India, pp.175-179, 1984 D. Bouwmeester, J.-W. Pan, K. Mattle, M. Eibl, H. Weinfurter, and A. Zeilinger “Experimental quantum teleportation”Nature 390, pp.575-579, 1997D. Bouwmeester, J.-W. Pan, K. Mattle, M. Eibl, H. Weinfurter, and A. Zeilinger “Experimental quantum teleportation” Nature 390, pp. 575-579, 1997

従来の量子暗号は、暗号鍵として用いるランダム情報の秘密共有を提供するものであり、意味のあるメッセージの秘匿伝送には別途古典通信路を使って古典暗号通信を行わなければならないという問題点があった。   Conventional quantum cryptography provides secret sharing of random information used as an encryption key, and there is a problem that classical cryptographic communication must be performed separately using a classical communication channel for the confidential transmission of meaningful messages. there were.

また、従来の量子テレポーテーション技術を用いて暗号通信を実現する方式では、古典情報1ビットに対応する量子情報1キュビットを伝送する2次元量子テレポーテーションにおいては未だ完全な実現方式が提案されておらず、失敗確率が50%ほどあり伝送効率が悪い。さらに、1キュビットあたり2ビットの古典情報の伝送が必要となり通信コストが高くなっている。また、量子テレポーテーションの受信側では受け取ったこの古典情報を用いて量子ユニタリ変換を用いて量子状態を復元する必要があるという問題点があった。更に、量子テレポーテーションにおいてはEPR(Einsteinらの3名の人名の頭文字)対という特殊な2光子状態を用いるが、偏光変調された量子状態についてのみ具体的な実現方式が提示されている、一方、偏光変調された量子状態は伝送距離がせいぜい10km前後と長距離伝送ができないという問題点があった。   In addition, in the conventional method for realizing cryptographic communication using the quantum teleportation technique, a complete realization method has not yet been proposed in two-dimensional quantum teleportation for transmitting one qubit of quantum information corresponding to one bit of classical information. The failure probability is about 50% and the transmission efficiency is poor. Furthermore, transmission of classical information of 2 bits per qubit is required, and the communication cost is high. Further, the quantum teleportation receiving side has a problem that it is necessary to restore the quantum state using the quantum unitary transformation using the received classical information. Furthermore, in quantum teleportation, a special two-photon state called EPR (acronym for three names of Einstein et al.) Pair is used, but a specific implementation method is presented only for the polarization-modulated quantum state. On the other hand, the polarization-modulated quantum state has a problem in that long-distance transmission is impossible because the transmission distance is at most about 10 km.

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、意味のあるメッセージを直接伝送することができる量子暗号通信システム及び方法、偏波/位相変調変換器並びに位相/偏波変調変換器を得るものである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a quantum cryptography communication system and method capable of directly transmitting a meaningful message, a polarization / phase modulation converter, and a phase. / A polarization modulation converter is obtained.

この量子暗号通信システムは、その実現において量子テレポーテーション技術を応用するものであるが、現在実現できている不完全な方式を用いても100%の成功確率を保証し、古典伝送情報としては半分の1ビットでよく、受信側においても量子状態を測定するのみで、量子状態を変換する操作が不要である。また、偏光変調された量子状態を位相変調された量子状態に変調変換、位相変調された量子状態を偏光変調された変調変換することで、量子状態の伝送においては位相変調された量子状態を用いて長距離伝送が可能である。   This quantum cryptography communication system applies quantum teleportation technology in its realization, but it guarantees a 100% success probability even with the imperfect scheme that can be realized at present, and is half as classical transmission information. It is sufficient to measure the quantum state on the receiving side, and an operation for converting the quantum state is unnecessary. Also, the polarization-modulated quantum state is modulated and converted to a phase-modulated quantum state, and the phase-modulated quantum state is converted to a polarization-modulated modulation, so that the phase-modulated quantum state is used for quantum state transmission. Long distance transmission is possible.

この発明に係る量子暗号通信システムは、量子暗号送信装置と、前記量子暗号送信装置に量子通信路及び古典通信路によって接続された量子暗号受信装置とを設けた量子暗号通信システムであって、前記量子暗号送信装置は、偏光状態のEPR対と呼ばれる光子対を発生する偏光状態EPR対発生源と、前記偏光状態EPR対発生源により発生された光子対の一方の光子の偏光状態で符号化された量子状態を位相状態で符号化された量子状態に変換する偏波/位相変調変換器と、前記偏光状態EPR対発生源により発生された光子対の他方の光子の量子状態を測定し、前記量子暗号受信装置側の同じ手段と古典通信することによりEPR対の忠実度を判定する第1の忠実度検定手段と、単一光子を発生する単一光子源と、前記単一光子源により発生された光子を送信したいデータに従い偏光状態に変調する偏光変調器と、前記第1の忠実度検定手段で合格した光子と前記偏光変調器で変調された光子のBell状態と呼ばれる2光子状態を測定し、4つあるBell状態を2つのグループに分類・識別する縮退したBell状態測定手段とを有するとともに、前記量子暗号受信装置は、前記偏波/位相変調変換器から前記量子通信路により伝送され位相符号化されたEPR対をなす光子を偏光状態に変換する位相/偏波変調変換器と、前記位相/偏波変調変換器から出力された光子の量子状態を測定し、前記第1の忠実度検定手段と前記古典通信路により古典通信することによりEPR対の忠実度を判定する第2の忠実度検定手段と、前記第2の忠実度検定手段で合格した光子の量子状態を測定し、この測定結果と前記Bell状態測定手段から伝送された縮退したBell状態測定結果との排他的論理和をとることにより送信データを復号する量子状態測定手段とを有するものである。   The quantum cryptography communication system according to the present invention is a quantum cryptography communication system provided with a quantum cryptography transmission device and a quantum cryptography reception device connected to the quantum cryptography transmission device by a quantum communication channel and a classical communication channel, The quantum cryptography transmitter is encoded with a polarization state EPR pair generation source that generates a photon pair called a polarization state EPR pair, and a polarization state of one photon of the photon pair generated by the polarization state EPR pair generation source. Measuring the quantum state of the other photon of the photon pair generated by the polarization state EPR pair source, and a polarization / phase modulation converter that converts the quantum state into a quantum state encoded in the phase state, First fidelity test means for determining the fidelity of an EPR pair by classical communication with the same means on the quantum cryptography receiver side, a single photon source that generates a single photon, and the single photon source A polarization modulator that modulates a generated photon into a polarization state according to data to be transmitted, a photon that has passed the first fidelity test means, and a two-photon state called a Bell state of a photon modulated by the polarization modulator. A degenerate Bell state measuring unit that measures and classifies and identifies four Bell states into two groups, and the quantum cryptography receiving device transmits the polarization communication from the polarization / phase modulation converter through the quantum channel. A phase / polarization modulation converter that converts the phase-encoded photons of the EPR pair into a polarization state; and a quantum state of a photon output from the phase / polarization modulation converter; A second fidelity test means for determining the fidelity of the EPR pair by performing classical communication with the fidelity test means and the classical channel, and the amount of photons that have passed the second fidelity test means State was measured, and has a quantum state measuring means for decoding the transmission data by taking an exclusive OR of the Bell state measurements degenerate transmitted from the measurement result and the Bell state measurement means.

この発明に係る量子暗号通信システムは、意味のあるメッセージを直接伝送することができるという効果を奏する。その実現において量子テレポーテーション技術を応用するものであるが、現在実現できている不完全な方式を用いても100%の成功確率を保証し、古典伝送情報としては半分の1ビットでよく、受信側においても量子状態を測定するのみで、量子状態を変換する操作が不要である。また、偏光変調された量子状態を位相変調された量子状態に変調変換、位相変調された量子状態を偏光変調された変調変換することで、量子状態の伝送においては位相変調された量子状態を用いて長距離伝送が可能である。   The quantum cryptography communication system according to the present invention has an effect that a meaningful message can be directly transmitted. In that realization, quantum teleportation technology is applied, but 100% success probability is guaranteed even with the imperfect schemes that can be realized at present. Only the quantum state is measured on the side, and an operation for converting the quantum state is unnecessary. Also, the polarization-modulated quantum state is modulated and converted to a phase-modulated quantum state, and the phase-modulated quantum state is converted to a polarization-modulated modulation, so that the phase-modulated quantum state is used for quantum state transmission. Long distance transmission is possible.

実施の形態1.
この発明の実施の形態1に係る量子暗号通信システムについて図1から図4までを参照しながら説明する。図1は、この発明の実施の形態1に係る量子暗号通信システムの構成を示すブロック図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
Embodiment 1 FIG.
A quantum cryptography communication system according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a quantum cryptography communication system according to Embodiment 1 of the present invention. In addition, in each figure, the same code | symbol shows the same or equivalent part.

図1において、量子暗号送信装置Aには、偏波状態EPR対発生源1と、偏波/位相変調変換器2と、忠実度検定手段(第1の忠実度検定手段)3Aと、単一光子源4と、偏光変調器5と、Bell(ベル:人名)状態測定手段6とが設けられている。また、量子暗号受信装置Bには、位相/偏波変調変換器7と、忠実度検定手段(第2の忠実度検定手段)3Bと、量子状態測定手段8と、排他的論理和ゲート9とが設けられている。   In FIG. 1, a quantum cryptography transmitter A includes a polarization state EPR pair generation source 1, a polarization / phase modulation converter 2, a fidelity test means (first fidelity test means) 3A, a single A photon source 4, a polarization modulator 5, and a Bell (bell: person name) state measuring means 6 are provided. The quantum cryptography receiver B includes a phase / polarization modulation converter 7, a fidelity test unit (second fidelity test unit) 3 B, a quantum state measurement unit 8, and an exclusive OR gate 9. Is provided.

なお、二重線は通信ケーブルなどの古典通信路32を表し、それ以外は光ファイバー31、33を表す。すなわち、偏波/位相変調変換器2と位相/偏波変調変換器7は、光ファイバーなどの量子通信路31により接続されている。   The double line represents a classical communication path 32 such as a communication cable, and the other lines represent optical fibers 31 and 33. That is, the polarization / phase modulation converter 2 and the phase / polarization modulation converter 7 are connected by a quantum communication path 31 such as an optical fiber.

量子暗号送信装置Aにある偏波状態EPR対発生源1は、EPR対と呼ばれるエンタングルした2光子状態を定常的に発生するものである。特に、偏波状態に関してエンタングルした2光子状態を発生する。例えば、BBO(β−BaB:Beta-Barium Borate)などの非線形光学結晶にレーザー光を照射することによりこのような2光子状態が発生することはよく知られている。 The polarization state EPR pair generation source 1 in the quantum cryptography transmission device A constantly generates an entangled two-photon state called an EPR pair. In particular, it generates a two-photon state that is entangled with respect to the polarization state. For example, it is well known that such a two-photon state is generated by irradiating a nonlinear optical crystal such as BBO (β-BaB 2 O 4 : Beta-Barium Borate) with a laser beam.

偏波/位相変調変換器2は、偏波状態として光子が持っている情報を位相情報に変換するものである。この偏波/位相変調変換器2の構成、及び動作は、図2とともに後述する。忠実度検定手段3Aは、取込んだ光子の状態を測定し、量子暗号受信装置Bにある忠実度検定手段3Bと古典情報を交換し、EPR対状態の品質を評価するものである。単一光子源4は、ある特定の偏波状態(水平偏光)を持った光子を放出するものである。例えば、非線形光学結晶を用いたパラメトリックダウンコンバージョンや量子ドットを用いて実現することができる。偏光変調器5は、データという伝送したい古典情報を用いて、1ビット毎に単一光子の偏波状態を変換するものである。   The polarization / phase modulation converter 2 converts information held by a photon as a polarization state into phase information. The configuration and operation of the polarization / phase modulation converter 2 will be described later with reference to FIG. The fidelity test means 3A measures the state of the captured photon, exchanges classical information with the fidelity test means 3B in the quantum cryptography receiver B, and evaluates the quality of the EPR pair state. The single photon source 4 emits photons having a specific polarization state (horizontal polarization). For example, it can be realized using parametric down conversion using a nonlinear optical crystal or quantum dots. The polarization modulator 5 converts the polarization state of a single photon for each bit using classical information to be transmitted called data.

Bell状態測定手段6は、偏波状態を持った2つの光子を取込み、そのBell状態を測定した後、測定結果を古典通信路32により量子暗号受信装置に通知するものである。完全Bell測定では、4つある2光子状態のいずれか1つに射影するものであるが、この縮退したBell測定では、4つあるBell状態を2つのグループに分け、いずれのグループに属しているかどうか決定するのみでよい測定である。従ってよく知られた、ビームスプリッタ1つと2つの偏光ビームスプリッタと4つの光子検出器からなるBell測定器を用いて成功確率100%で決定できる(K. Mattle, et. al., Physical Review Letter 76, pp.4656-4659, 1996)。   The Bell state measurement means 6 takes in two photons having a polarization state, measures the Bell state, and notifies the quantum cryptography receiver of the measurement result through the classical communication path 32. In the complete Bell measurement, one of the four two-photon states is projected. In this degenerate Bell measurement, the four Bell states are divided into two groups, which group belongs to? It is a measurement that only needs to be determined. It can therefore be determined with a well-known Bell measuring instrument consisting of one beam splitter, two polarizing beam splitters and four photon detectors with a 100% success probability (K. Mattle, et. Al., Physical Review Letter 76 , pp.4656-4659, 1996).

量子暗号受信装置Bにある位相/偏波変調変換器7は、位相状態として光子が持っている情報を偏波情報に変換するものである。この位相/偏波変調変換器7の構成、及び動作は、図3とともに後述する。忠実度検定手段は3B、取込んだ光子の状態を測定し、量子暗号送信装置Aにある忠実度検定手段3Aと古典情報を交換し、EPR対状態の品質を評価するものである。量子状態測定手段8は、取込んだ光子の偏波状態を測定し、量子暗号送信装置Aから通知された縮退したBell状態測定結果からデータという古典情報を復調するものである。   The phase / polarization modulation converter 7 in the quantum cryptography receiving device B converts information held by a photon as a phase state into polarization information. The configuration and operation of the phase / polarization modulation converter 7 will be described later with reference to FIG. The fidelity test means 3B measures the state of the captured photon, exchanges classical information with the fidelity test means 3A in the quantum cryptography transmitter A, and evaluates the quality of the EPR pair state. The quantum state measuring means 8 measures the polarization state of the captured photon and demodulates classical information called data from the degenerated Bell state measurement result notified from the quantum cryptography transmitter A.

つぎに、この実施の形態1に係る量子暗号通信システムの動作について図面を参照しながら説明する。図4は、この発明の実施の形態1に係る量子暗号通信システムの動作を示すフローチャートである。   Next, the operation of the quantum cryptography communication system according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the quantum cryptography communication system according to Embodiment 1 of the present invention.

ステップ101(偏光EPR対発生ステップ)において、偏波状態EPR対発生源1は、定常的にEPR対を発生し続けている。この2光子状態は、以下の式で表すことができる。   In step 101 (polarization EPR pair generation step), the polarization state EPR pair generation source 1 continuously generates EPR pairs. This two-photon state can be expressed by the following equation.

Figure 2007184700
Figure 2007184700

ここで、式中のH、Vは、それぞれ水平偏光、垂直偏光状態に光子があることを示す。また、下添え字の1、2は、光子1、光子2の状態であることを示す。光子1は忠実度検定手段3Aに入力され、光子2は偏波/位相変調変換器2に入力されることになる。   Here, H and V in the formula indicate that there are photons in the horizontal polarization state and the vertical polarization state, respectively. The subscripts 1 and 2 indicate the state of photon 1 and photon 2. The photon 1 is input to the fidelity test means 3A, and the photon 2 is input to the polarization / phase modulation converter 2.

ステップ102(光子伝送ステップ)において、偏波/位相変調変換器2では、水平、垂直偏波状態が下記の式のような位相状態にそれぞれ変換される。   In step 102 (photon transmission step), the polarization / phase modulation converter 2 converts the horizontal and vertical polarization states into phase states as shown in the following equations.

Figure 2007184700
Figure 2007184700

ここで、式中のs、lは、それぞれ時間差2連光子パルスの先行パルスにある状態、後続パルスにある状態を示す。偏波情報は、時間差2連光子パルスの先行パルスと後続パルスの相対位相情報に変換されている。   Here, s and l in the equation indicate a state in the preceding pulse and a state in the subsequent pulse of the time difference double photon pulse, respectively. The polarization information is converted into relative phase information of the preceding pulse and the succeeding pulse of the time difference double photon pulse.

このように時間差2連光子パルスに変換された光子2は、量子通信路31である光ファイバを通って量子暗号受信装置Bに伝送される。光ファイバが被る外乱に対して、時間差2連光子パルスの先行パルスも後続パルスも同じように外乱を受けるが相対位相は変化が受けにくいため、長距離伝送が可能になる。   The photon 2 thus converted into a time difference double photon pulse is transmitted to the quantum cryptography receiver B through the optical fiber which is the quantum communication path 31. Although the preceding pulse and the succeeding pulse of the time difference double photon pulse are similarly disturbed by the disturbance caused by the optical fiber, the relative phase hardly changes, so that long distance transmission is possible.

量子暗号受信装置Bに伝送された光子2は、位相/偏波変調変換器7において、先行パルスにある状態、後続パルスにある状態がそれぞれ下記の式のような偏波状態に変換される。   The photon 2 transmitted to the quantum cryptography receiver B is converted in the phase / polarization modulation converter 7 so that the state in the preceding pulse and the state in the subsequent pulse are each in the polarization state as shown in the following equation.

Figure 2007184700
Figure 2007184700

従って、水平偏波状態であった光子2は再び水平偏波状態に戻り、垂直偏波状態であった光子2は再び垂直偏波状態に戻ることになる。この結果として、EPR対が量子暗号送受信装置A、B間で共有できたことになる。   Therefore, the photon 2 in the horizontal polarization state returns to the horizontal polarization state again, and the photon 2 in the vertical polarization state returns to the vertical polarization state again. As a result, the EPR pair can be shared between the quantum cryptography transmitting / receiving apparatuses A and B.

しかしながら、伝送路上に悪意のある攻撃者が存在し、量子状態を壊してしまう可能性があるため、量子暗号送受信装置間A、BでEPR対の品質を評価確認する必要がある。これを実行するのが忠実度検定手段3A、3Bである。   However, since there is a possibility that a malicious attacker exists on the transmission line and breaks the quantum state, it is necessary to evaluate and confirm the quality of the EPR pair between the quantum cryptography transmitting / receiving apparatuses A and B. This is executed by the fidelity test means 3A, 3B.

ステップ103(忠実度検定ステップ)において、光子を観測するとその量子状態が破壊さてしまうため、多量の被評価EPR対を用意し、一部を観測してEPR対の評価データを得、残ったEPR対を量子暗号通信に用いる統計的手法が従来の量子暗号技術でよく知られている。具体的には、2N個のEPR対を用意する。これは伝送順に並んでいるものとする。忠実度検定手段3A、3Bは、送受信装置間でN個のEPR対をランダムに選択して抜き出す。このN個のEPR対について、忠実度検定手段3A、3Bは、さらにランダムにN/2個抜き出し、水平偏光状態にあるか、垂直偏光状態にあるか送受信装置間で測定する。次に残ったN/2のEPR対について、斜め45度偏光状態にあるか、斜め135度偏光状態にあるかを送受信装置間で測定する。このとき、正しいEPR対においては、水平・垂直偏光状態識別の際は送受信装置間で正反対の状態になり、斜め45度・135度偏光状態識別の際は送受信装置間で同一の状態になるため、測定結果を忠実度検定手段3A、3B間で照合すればEPR対の品質が評価できる(P. W. Shor and J. Preskill, Physical Review Letters 85, pp.441-444, 2000)。EPR対の品質が合格すれば、残されたN個のEPR対を使って、意味のあるメッセージ伝送を行うステップ104以降に進むことになる。品質が不合格のときは、ステップ101にもどり、再度繰り返せばよい。   In step 103 (fidelity test step), if a photon is observed, its quantum state is destroyed. Therefore, a large number of EPR pairs to be evaluated are prepared, part of them are observed to obtain evaluation data of the EPR pair, and the remaining EPR Statistical methods using pairs in quantum cryptography are well known in conventional quantum cryptography. Specifically, 2N EPR pairs are prepared. It is assumed that these are arranged in the order of transmission. The fidelity test means 3A and 3B select and extract N EPR pairs at random between the transmitting and receiving apparatuses. For these N EPR pairs, the fidelity test means 3A and 3B further extract N / 2 at random, and measure whether they are in the horizontal polarization state or the vertical polarization state between the transmitting and receiving apparatuses. Next, the remaining N / 2 EPR pairs are measured between the transmitting and receiving apparatuses to determine whether they are in an oblique 45 degree polarization state or an oblique 135 degree polarization state. At this time, in the correct EPR pair, when the horizontal and vertical polarization states are identified, the states are opposite to each other between the transmission / reception devices, and when the oblique 45 ° / 135 ° polarization state is identified, the states are the same between the transmission / reception devices. The quality of the EPR pair can be evaluated by collating the measurement results between the fidelity test means 3A and 3B (PW Shor and J. Preskill, Physical Review Letters 85, pp.441-444, 2000). If the quality of the EPR pair is passed, the process proceeds to step 104 and subsequent steps in which meaningful message transmission is performed using the remaining N EPR pairs. If the quality is unacceptable, return to step 101 and repeat again.

ステップ104(データ変調ステップ)においては、送信したいデータを1ビット毎に変調していく。まず、単一光子源4において3つめの光子を発生する。この光子は水平偏光状態にある。偏光変調器5は、送信データbが“0”のときは変調しない、送信データが“1”のときは90度偏波面を回転し垂直偏光状態にする。従って、光子3の量子状態は下記の式のように書ける。   In step 104 (data modulation step), data to be transmitted is modulated bit by bit. First, a third photon is generated in the single photon source 4. This photon is in a horizontally polarized state. The polarization modulator 5 does not modulate when the transmission data b is “0”, and rotates the polarization plane by 90 degrees to make the state vertically polarized when the transmission data is “1”. Therefore, the quantum state of photon 3 can be written as:

Figure 2007184700
Figure 2007184700

ステップ105(Bell測定ステップ)においては、忠実度検定手段3Aで合格した光子1と、偏光変調器5で偏光された光子3をBell状態測定手段6において測定する。測定結果として1ビットの情報が得られるので、これを量子暗号受信装置Bに通知する。具体的には、2光子状態は独立した2つの光子の状態の直積で表現できる他に、エンタングルした状態で表現できることも知られている。これをBell状態といい以下の式で表す4つの状態がある。   In step 105 (Bell measurement step), the Bell state measurement unit 6 measures the photon 1 that has passed the fidelity test unit 3A and the photon 3 polarized by the polarization modulator 5. Since 1-bit information is obtained as a measurement result, this is notified to the quantum cryptography receiver B. Specifically, it is known that the two-photon state can be expressed as an entangled state in addition to the direct product of two independent photon states. This is called a Bell state and there are four states represented by the following equations.

Figure 2007184700
Figure 2007184700

そこで、Bell状態測定は、光子1と光子3の量子状態を上記4つの量子状態に射影することになる。しかしながら、光子1と光子2はEPR対と呼ばれるエンタングル状態であるので、光子1、光子2、光子3の量子状態をまとめて扱うと、光子1、3についてのBell状態への射影は以下の式のように書ける。   Therefore, in the Bell state measurement, the quantum states of the photon 1 and the photon 3 are projected onto the four quantum states. However, since photon 1 and photon 2 are in an entangled state called an EPR pair, if the quantum states of photon 1, photon 2, and photon 3 are handled together, the projection of photon 1, 3 to the Bell state is It can be written as

Figure 2007184700
Figure 2007184700

これは、光子1と光子3のBell状態測定により、その測定結果として、等確率1/4で上記4つのBell状態の1つが現れることを記述している。ここまでは従来の量子テレポーテーションでよく知られた事実であるが、既存の技術では、この4つのBell状態のうち、|Φ〉と|Φ〉を区別できないことが問題になっており、この2つの状態に射影されると、正しい量子テレポーテーションが実行できなかった。このイベントが生起する確率は50%である。 This describes that the measurement of the Bell state of the photon 1 and the photon 3 shows that one of the four Bell states appears with an equal probability 1/4 as a measurement result. So far, this is a well-known fact in conventional quantum teleportation, but in the existing technology, it is a problem that among these four Bell states, | Φ + > and | Φ > cannot be distinguished. When projected into these two states, correct quantum teleportation could not be performed. The probability that this event will occur is 50%.

当方式では、上記Bell状態射影後の光子2の量子状態が、Bell状態を2つのグループ|Φ〉と|Φ〉、および、|Ψ〉と|Ψ〉に分けたときに、水平偏光状態と垂直偏光状態の相対的な位相因子の符号しか違わないことに着目する。つまり、Bell状態測定の測定結果として、ΦのグループかΨのグループであったかどうかのみを判定し、Φグループの場合は“1”を、Ψグループの場合は“0”を出力し、この値を量子暗号受信装置Bに通知する。ここで重要なことは、このような縮退した測定は既存のよく知られたBell測定技術(Physical Review Letters 76 pp.4656-4659, 1996)を用いても、成功確率100%で実施できることである。 In this method, when the quantum state of the photon 2 after the projection of the Bell state divides the Bell state into two groups | Φ + > and | Φ >, and | Ψ + > and | Ψ >, Note that the only difference is the sign of the relative phase factor between the horizontal and vertical polarization states. That is, as a measurement result of the Bell state measurement, it is determined only whether it is a Φ group or a Ψ group, “1” is output for the Φ group, “0” is output for the Ψ group, and this value is output. The quantum cryptography receiver B is notified. What is important here is that such degenerate measurements can be carried out with a 100% success probability using the existing well-known Bell measurement technique (Physical Review Letters 76 pp.4656-4659, 1996). .

ステップ106(量子状態測定ステップ)においては、量子暗号受信装置Bにある量子状態測定手段8は、ステップ105の縮退したBell状態測定結果を待って、光子2の量子状態を測定する。光子2の量子状態が水平偏光状態にあれば“0”を、垂直偏光状態にあれば“1”を出力する。この測定結果と量子暗号送信装置Aから通知された縮退したBell状態測定結果1ビットを、排他的論理和ゲート9で排他的論理和をとることで送信データを正しく復調できる。   In step 106 (quantum state measurement step), the quantum state measurement means 8 in the quantum cryptography receiver B waits for the degenerated Bell state measurement result in step 105 and measures the quantum state of the photon 2. If the quantum state of the photon 2 is in the horizontal polarization state, “0” is output, and if it is in the vertical polarization state, “1” is output. The transmission data can be correctly demodulated by taking an exclusive OR of this measurement result and 1 bit of the degenerated Bell state measurement result notified from the quantum cryptography transmission device A by the exclusive OR gate 9.

これは、上記Bell状態への射影式から、光子1と光子3の縮退したBell状態測定結果をx、光子2の量子状態測定結果をyとおくと、伝送データbとxからyは一意に決定されるので、以下の表1のような関係になることから明らかである。   From the projection formula for the Bell state, if the Bell state measurement result of photon 1 and photon 3 degenerated is x and the quantum state measurement result of photon 2 is y, transmission data b and x to y are uniquely Since it is determined, it is clear from the relationship shown in Table 1 below.

Figure 2007184700
Figure 2007184700

次に、図2を用いて偏波/位相変調変換器について説明する。図2は、この発明の実施の形態1に係る量子暗号通信システムの偏波/位相変調変換器の構成を示す図である。偏波/位相変調変換器2は、下記の式のように偏波変調された光子:   Next, the polarization / phase modulation converter will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the polarization / phase modulation converter of the quantum cryptography communication system according to Embodiment 1 of the present invention. The polarization / phase modulation converter 2 is a photon that is polarization-modulated as follows:

Figure 2007184700
Figure 2007184700

(ここで、Hは水平偏光状態、Vは垂直偏光状態を表し、その複素振幅α、βに情報が符号化される。)を入力すると、位相変調された光子:   (Where H is the horizontal polarization state, V is the vertical polarization state, and information is encoded into the complex amplitudes α and β), the phase modulated photon:

Figure 2007184700
Figure 2007184700

(ここで、sは時間差2連光子パルスの先行光子パルスに光子がある状態、lは後続光子パルスに光子がある状態、この2つの光子パルスの位相差として情報が符号化されている。)として時間差2連光子パルスを出力するものである。   (Where s is a state in which a preceding photon pulse of a time difference double photon pulse has a photon, l is a state in which a subsequent photon pulse has a photon, and information is encoded as a phase difference between the two photon pulses.) As a result, a time difference double photon pulse is output.

図2において、偏波/位相変調変換器2は、水平偏光と垂直偏光を分離する偏光ビームスプリッタ(第1の偏光ビームスプリッタ)21と、垂直偏光を水平偏光に回転する半波長板(HWP:Half Wave Plate)(第1の半波長板)22と、偏波状態で分離された2つの光子を再び合波・干渉、分離するビームスプリッタ(第1のビームスプリッタ)25と、上記2つの光子それぞれの光路を変更、調整し、同時にビームスプリッタ25入力するように設置されたミラー(第1のミラー)23、ミラー(第2のミラー)24と、ビームスプリッタ25で再分離された光子の1つが直行し、もう1つの光子が遅延を持って入力するビームスプリッタ(第2のビームスプリッタ)28と、適切な遅延を与えるように設置されたミラー(第3のミラー)26、ミラー(第4のミラー)27とから構成されている。   In FIG. 2, a polarization / phase modulation converter 2 includes a polarization beam splitter (first polarization beam splitter) 21 that separates horizontally polarized light and vertically polarized light, and a half-wave plate (HWP) that rotates vertically polarized light to horizontally polarized light. A half wave plate (first half wave plate) 22, a beam splitter (first beam splitter) 25 that combines, separates, and separates two photons separated in a polarization state, and the two photons. Each of the optical paths is changed and adjusted, and a mirror (first mirror) 23 and a mirror (second mirror) 24 installed to input the beam splitter 25 at the same time, and 1 of the photons re-separated by the beam splitter 25 A beam splitter (second beam splitter) 28 in which one of the two photons is input with a delay, and a mirror (third mirror) 2 installed to give an appropriate delay. , And a mirror (fourth mirror) 27..

このような構成をとることによって、例えば、水平偏光状態にあった光子が入力すると、偏光ビームスプリッタ21で反射されミラー24を通ってビームスプリッタ25に水平方向から入射する。ビームスプリッタ25で50:50に分割されて、1つの光子はビームスプリッタ28に直行し、他方の光子はミラー26、27を通ってビームスプリッタ28に入射することになる。ビームスプリッタ28にこの2つの光子が入射したとき、時間差を持って入射するので相互に干渉することなく、ビームスプリッタ28で50:50に分割される。従って、水平方向に出力された光子は、時間差2連光子パルスとして出力される。   By adopting such a configuration, for example, when a photon in a horizontally polarized state is input, it is reflected by the polarizing beam splitter 21 and enters the beam splitter 25 through the mirror 24 from the horizontal direction. The beam is split 50:50 by the beam splitter 25, and one photon goes straight to the beam splitter 28, and the other photon enters the beam splitter 28 through the mirrors 26 and 27. When these two photons are incident on the beam splitter 28, they are incident with a time difference so that they are split 50:50 by the beam splitter 28 without interfering with each other. Accordingly, the photons output in the horizontal direction are output as a time difference double photon pulse.

Figure 2007184700
Figure 2007184700

一方、垂直偏光状態にあった光子が入力すると、偏光ビームスプリッタ21を透過して、半波長板22で偏波面を90度回転させられて水平偏光状態になった後、ビームスプリッタ25に鉛直方向から入射する。ビームスプリッタ25で50:50に分割されて、1つの光子はビームスプリッタ28に直行し、他方の光子はミラー26、27を通ってビームスプリッタ28に入射することになる。ビームスプリッタ28にこの2つの光子が入射したとき、時間差を持って入射するので相互に干渉することなく、ビームスプリッタ28で50:50に分割される。これも水平方向に出力された光子が時間差2連光子パルスとして出力される。   On the other hand, when a photon that is in a vertically polarized state is input, it passes through the polarizing beam splitter 21, and the polarization plane is rotated 90 degrees by the half-wave plate 22 to become a horizontally polarized state. Incident from. The beam is split 50:50 by the beam splitter 25, and one photon goes straight to the beam splitter 28, and the other photon enters the beam splitter 28 through the mirrors 26 and 27. When these two photons are incident on the beam splitter 28, they are incident with a time difference so that they are split 50:50 by the beam splitter 28 without interfering with each other. Also in this case, photons output in the horizontal direction are output as a time difference double photon pulse.

Figure 2007184700
Figure 2007184700

このとき、ビームスプリッタ25の入力方向の違いで、先行パルスと後続パルスの相対位相が反転している。つまり、偏波情報が位相情報に変換されていることになる。   At this time, the relative phase of the preceding pulse and the succeeding pulse is inverted due to the difference in the input direction of the beam splitter 25. That is, polarization information is converted into phase information.

次に、図3を用いて位相/偏波変調変換器について説明する。図3は、この発明の実施の形態1に係る量子暗号通信システムの位相/偏波変調変換器の構成を示す図である。位相/偏波変調変換器7は、下記の式のように位相変調された光子:   Next, the phase / polarization modulation converter will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the phase / polarization modulation converter of the quantum cryptography communication system according to Embodiment 1 of the present invention. The phase / polarization modulation converter 7 is a photon that is phase-modulated as follows:

Figure 2007184700
Figure 2007184700

(ここで、複素振幅γ、δに情報が符号化される。)である時間差2連光子パルスを入力すると、偏光変調された光子:   When a time-difference double photon pulse is input (where the information is encoded in the complex amplitudes γ and δ), a polarization-modulated photon:

Figure 2007184700
Figure 2007184700

として出力するものである。   Is output as

位相/偏波変調変換器7は、入力した時間差2連光子パルスのそれぞれを50:50に分割するビームスプリッタ(第3のビームスプリッタ)71と、ビームスプリッタ71で分割された光子パルスが再度、合波・干渉・分離するビームスプリッタ(第4のビームスプリッタ)74と、入力した時間差2連光子パルスの先行パルスと後続パルスの時間差とビームスプリッタ71からビームスプリッタ74に向かう2つの光路の時間差が等しくなるように設置されたミラー(第5のミラー)72、ミラー(第6のミラー)73と、ビームスプリッタ74で分離した光子パルスが再度合波する偏光ビームスプリッタ(第2の偏光ビームスプリッタ)78と、ビームスプリッタ74から偏光ビームスプリッタ78に向かう一方の光子パルスの偏波面を90度回転する半波長板(HWP)(第2の半波長板)77と、ビームスプリッタ74と偏光ビームスプリッタ78を結ぶ2つの光路が等長になるように設置されたミラー(第7のミラー)75、ミラー(第8のミラー)76とから構成されている。   The phase / polarization modulation converter 7 includes a beam splitter (third beam splitter) 71 that divides each input time difference double photon pulse into 50:50, and a photon pulse divided by the beam splitter 71 again. The beam splitter (fourth beam splitter) 74 for multiplexing / interfering / separating, the time difference between the preceding pulse and the succeeding pulse of the input time difference double photon pulse, and the time difference between the two optical paths from the beam splitter 71 to the beam splitter 74 are A mirror (fifth mirror) 72, a mirror (sixth mirror) 73, and a polarization beam splitter (second polarization beam splitter) in which the photon pulses separated by the beam splitter 74 are combined again. 78 and the polarization plane of one photon pulse from the beam splitter 74 toward the polarization beam splitter 78 A half-wave plate (HWP) (second half-wave plate) 77 rotating 90 degrees and a mirror (seventh mirror) installed so that two optical paths connecting the beam splitter 74 and the polarization beam splitter 78 are equal in length. ) 75 and a mirror (eighth mirror) 76.

このような構成をとることによって、例えば、先行パルスと後続パルスの相対位相差が0である光子状態   By adopting such a configuration, for example, a photon state in which the relative phase difference between the preceding pulse and the succeeding pulse is 0.

Figure 2007184700
Figure 2007184700

を入力すると、ビームスプリッタ71で先行、後続併せて4つの光子パルスに分割される。このとき、先行光子パルスが分割されてできた2つの光子パルスのうち、ビームスプリッタ74に直行するパルスは捨てる。また、後続光子パルスが分割されてできた2つの光子パルスのうち、ビームスプリッタ74に直行しないパルスも捨てる。先行光子パルスを分割してできたもう1つの光子パルスは、ミラー72、73を通る光路を通って遅延するので、後続光子パルスを分割してできたビームスプリッタ74に直行する光子パルスと、丁度ビームスプリッタ74において同じタイミングで入射、干渉を起こすことになる。この結果、ビームスプリッタ74の水平方向に出力されるポートのみ光子が出され、この光子はミラー75を通って偏光ビームスプリッタ78に向かい、偏光ビームスプリッタ78で反射して、水平偏光状態にある光子   Is split by the beam splitter 71 into four photon pulses, the preceding and succeeding. At this time, of the two photon pulses generated by dividing the preceding photon pulse, the pulse that goes directly to the beam splitter 74 is discarded. Of the two photon pulses generated by dividing the subsequent photon pulse, those that do not go straight to the beam splitter 74 are also discarded. Another photon pulse produced by splitting the preceding photon pulse is delayed through the optical path through the mirrors 72 and 73, so that the photon pulse that goes directly to the beam splitter 74 made by dividing the subsequent photon pulse is just Incidence and interference occur at the same timing in the beam splitter 74. As a result, a photon is emitted only at the port that is output in the horizontal direction of the beam splitter 74. This photon passes through the mirror 75 toward the polarization beam splitter 78, is reflected by the polarization beam splitter 78, and is in a horizontally polarized state.

Figure 2007184700
Figure 2007184700

として出力されることになる。   Will be output.

一方、先行パルスと後続パルスの相対位相差がπである光子状態   On the other hand, a photon state in which the relative phase difference between the preceding and succeeding pulses is π

Figure 2007184700
Figure 2007184700

を入力すると、これも同様にして、ビームスプリッタ71で先行、後続併せて4つの光子パルスに分割される。この場合も先行光子パルスが分割されてできた2つの光子パルスのうち、ビームスプリッタ74に直行するパルスは捨てる。また、後続光子パルスが分割されてできた2つの光子パルスのうち、ビームスプリッタ74に直行しないパルスも捨てる。先行光子パルスを分割してできたもう1つの光子パルスは、ミラー72、73を通る光路を通って遅延するので、後続光子パルスを分割してできたビームスプリッタ74に直行する光子パルスと、丁度ビームスプリッタ74において同じタイミングで入射、干渉を起こすことになる。ここまでは位相差0の光子状態と全く同様であるが、干渉の結果は位相差を反映して全く異なっている。干渉の結果として、ビームスプリッタ74の鉛直方向に出力されるポートのみ光子が出され、この光子はミラー76を通って半波長板77で偏波面を90度回転させられた後、偏光ビームスプリッタ78に入射する。偏光ビームスプリッタ78を透過して、垂直偏光状態にある光子   Is similarly divided by the beam splitter 71 into four photon pulses including the preceding and succeeding. Also in this case, of the two photon pulses generated by dividing the preceding photon pulse, the pulse that goes directly to the beam splitter 74 is discarded. Of the two photon pulses generated by dividing the subsequent photon pulse, those that do not go straight to the beam splitter 74 are also discarded. Another photon pulse produced by splitting the preceding photon pulse is delayed through the optical path through the mirrors 72 and 73, so that the photon pulse that goes directly to the beam splitter 74 made by dividing the subsequent photon pulse is just Incidence and interference occur at the same timing in the beam splitter 74. Up to this point, it is exactly the same as the photon state with a phase difference of 0, but the result of the interference is completely different reflecting the phase difference. As a result of the interference, a photon is emitted only from the port output in the vertical direction of the beam splitter 74, and the photon passes through the mirror 76 and the polarization plane is rotated 90 degrees by the half-wave plate 77, and then the polarization beam splitter 78. Is incident on. Photons that are transmitted through the polarizing beam splitter 78 and are in a vertically polarized state

Figure 2007184700
Figure 2007184700

として出力されることになる。   Will be output.

このように位相情報の違いで偏波面の違う量子状態に変換されるので、位相情報を偏波情報に変換していることになる。   In this way, the phase information is converted into a quantum state having a different polarization plane due to the difference in phase information, and thus phase information is converted into polarization information.

以上のように、意味のあるメッセージを伝送データとして直接できるので、メッセージ伝送用の通信コストを削減できる。その伝送方法として量子テレポーテーションを用いているが、被量子状態を被伝送データに応じて最適化しているので、従来からある不完全Bell測定装置を用いても、成功確率100%で伝送を実現できる。また、古典伝送情報量は伝送データ1ビットあたり、従来からある量子テレポーテーションの半分の1ビットでよく、量子暗号受信装置Bも量子状態を測定するのみでよく、量子ユニタリ変換を実施しなくてよい。さらに、EPR対をなす光子の量子暗号送信装置Aから量子暗号受信装置Bへの伝送について、壊れやすい偏光変調ではなく、位相変調した光子を用いて伝送するので長距離伝送ができる。   As described above, since a meaningful message can be directly used as transmission data, the communication cost for message transmission can be reduced. Quantum teleportation is used as the transmission method, but since the quantum state is optimized according to the data to be transmitted, transmission can be achieved with a success rate of 100% even using a conventional incomplete Bell measurement device. it can. In addition, the amount of classical transmission information may be one bit of transmission data per bit, which is half of the conventional quantum teleportation, and the quantum cryptography receiver B only needs to measure the quantum state, without performing quantum unitary transformation. Good. Furthermore, transmission of photons forming an EPR pair from the quantum cryptography transmission device A to the quantum cryptography reception device B is performed by using phase-modulated photons instead of fragile polarization modulation, so that long-distance transmission is possible.

実施の形態2.
この発明の実施の形態2に係る量子暗号通信システムについて図5及び図6を参照しながら説明する。図5は、この発明の実施の形態2に係る量子暗号通信システムの構成を示すブロック図である。
Embodiment 2. FIG.
A quantum cryptography communication system according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a quantum cryptography communication system according to Embodiment 2 of the present invention.

上記の実施の形態1では、忠実度検定手段3A、3Bで不合格になった場合、検定対象になった光子を全て捨てるようにしたものであるが、この実施の形態2では、忠実度検定手段3A、3Bで不合格が出た場合でも、検定対象の光子を捨てないで、忠実度を上げて再利用するものである。   In the first embodiment, when the fidelity test means 3A and 3B fail, all the photons to be tested are discarded. In the second embodiment, the fidelity test is performed. Even if the means 3A, 3B fail, the photons to be tested are not discarded but are reused with increased fidelity.

図5において、図1の量子暗号送受信装置A、Bそれぞれに、EPR対精製手段(第1のEPR対精製手段)10A、EPR対精製手段(第2のEPR対精製手段)10Bと、量子メモリ(第1の量子メモリ)11A、量子メモリ(第2の量子メモリ)11Bとを付加したものである。   5, each of the quantum cryptography transmitting / receiving apparatuses A and B of FIG. 1 includes an EPR pair refining means (first EPR pair refining means) 10A, an EPR pair refining means (second EPR pair refining means) 10B, and a quantum memory. A (first quantum memory) 11A and a quantum memory (second quantum memory) 11B are added.

つぎに、この実施の形態2に係る量子暗号通信システムの動作について図面を参照しながら説明する。図6は、この発明の実施の形態2に係る量子暗号通信システムの動作を示すフローチャートである。   Next, the operation of the quantum cryptography communication system according to the second embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the quantum cryptography communication system according to Embodiment 2 of the present invention.

動作についてもほぼ上記実施の形態1と同様である。上記実施の形態1との違いは、忠実度検定手段3A、3Bを合格した光子が一反、量子メモリ11A、11Bに貯蔵されることである。忠実度検定手段3A、3Bで不合格になった光子全てを捨てるのではなく、量子暗号送受信装置A、BそれぞれのEPR対精製手段10A、10Bに送り、EPR対精製手段10A、10Bでは、よく知られたエンタングルメント精製プロトコルに従って、光子に対して適当なユニタリ変換と量子測定および量子暗号送受信装置A、BそれぞれにあるEPR対精製手段10A、10Bとの相互古典通信を繰り返すことで、光子を選別、EPR対としての忠実度を上げていく。十分に忠実度が上がったときに、忠実度検定手段3A、3Bに光子を戻す。忠実度検定手段3A、3Bにおいては再度、忠実度検定を行い、検定が合格すれば、量子メモリ11A、11Bに光子を送る。不合格であればEPR対精製手段10A、10Bに再度、光子を戻す。   The operation is almost the same as in the first embodiment. The difference from the first embodiment is that photons that have passed the fidelity test means 3A and 3B are stored in the quantum memories 11A and 11B. Rather than discarding all photons rejected by the fidelity test means 3A and 3B, they are sent to the EPR pair refining means 10A and 10B of each of the quantum cryptography transmitting and receiving devices A and B, and the EPR pair refining means 10A and 10B In accordance with a known entanglement purification protocol, the appropriate unitary transformation for the photon and the quantum measurement and the interclassical communication with the EPR pair purification means 10A, 10B in each of the quantum cryptography transmitting / receiving devices A, B are repeated. We will improve the fidelity of the selection and EPR pair. When the fidelity is sufficiently increased, the photons are returned to the fidelity test means 3A and 3B. The fidelity test means 3A, 3B performs the fidelity test again, and if the test passes, the photons are sent to the quantum memories 11A, 11B. If it fails, the photons are returned again to the EPR pair purification means 10A, 10B.

EPR対精製手段10A、10Bでよく知られた精製手続きは、「C. H. Benett, et. al., Physical Review Letters 76, pp.722-725, 1996」に記載されているものを採ることができる。このように、忠実度検定手段3A、3Bで不合格になったEPR対も再利用することができる。   The purification procedure well known in the EPR pair purification means 10A, 10B can be the one described in “C. H. Benett, et. Al., Physical Review Letters 76, pp. 722-725, 1996”. In this way, EPR pairs that have failed the fidelity test means 3A, 3B can also be reused.

この発明の実施の形態1に係る量子暗号通信システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the quantum cryptography communication system which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る量子暗号通信システムの偏波/位相変調変換器の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the polarization / phase modulation | alteration converter of the quantum cryptography communication system which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る量子暗号通信システムの位相/偏波変調変換器の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the phase / polarization modulation converter of the quantum cryptography communication system which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る量子暗号通信システムの動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the quantum cryptography communication system which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2に係る量子暗号通信システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the quantum cryptography communication system which concerns on Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2に係る量子暗号通信システムの動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the quantum cryptography communication system which concerns on Embodiment 2 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

A 量子暗号送信装置、B 量子暗号受信装置、1 偏波状態EPR対発生源、2 偏波/位相変調変換器、3A 忠実度検定手段、3B 忠実度検定手段、4 単一光子源、5 偏光変調器、6 Bell状態測定手段、7 位相/偏波変調変換器、8 量子状態測定手段、9 排他的論理和ゲート、10A EPR対精製手段、10B EPR対精製手段、11A 量子メモリ、11B 量子メモリ、21 偏光ビームスプリッタ、22 半波長板、23 ミラー、24 ミラー、25 ビームスプリッタ、26 ミラー、27 ミラー、28 ビームスプリッタ、31 量子通信路、32 古典通信路、71 ビームスプリッタ、72 ミラー、73 ミラー、74 ビームスプリッタ、75 ミラー、76 ミラー、77 半波長板、78 偏光ビームスプリッタ。   A quantum cryptography transmitter, B quantum cryptography receiver, 1 polarization state EPR pair generation source, 2 polarization / phase modulation converter, 3A fidelity test means, 3B fidelity test means, 4 single photon source, 5 polarization Modulator, 6 Bell state measurement means, 7 phase / polarization modulation converter, 8 quantum state measurement means, 9 exclusive OR gate, 10A EPR pair purification means, 10B EPR pair purification means, 11A quantum memory, 11B quantum memory , 21 Polarizing beam splitter, 22 Half-wave plate, 23 mirror, 24 mirror, 25 Beam splitter, 26 mirror, 27 mirror, 28 Beam splitter, 31 Quantum channel, 32 Classical channel, 71 Beam splitter, 72 mirror, 73 mirror , 74 Beam splitter, 75 mirror, 76 mirror, 77 half wave plate, 78 polarization beam sp Jitter.

Claims (6)

量子暗号送信装置と、前記量子暗号送信装置に量子通信路及び古典通信路によって接続された量子暗号受信装置とを備えた量子暗号通信システムであって、
前記量子暗号送信装置は、
偏光状態のEPR対と呼ばれる光子対を発生する偏光状態EPR対発生源と、
前記偏光状態EPR対発生源により発生された光子対の一方の光子の偏光状態で符号化された量子状態を位相状態で符号化された量子状態に変換する偏波/位相変調変換器と、
前記偏光状態EPR対発生源により発生された光子対の他方の光子の量子状態を測定し、前記量子暗号受信装置側の同じ手段と古典通信することによりEPR対の忠実度を判定する第1の忠実度検定手段と、
単一光子を発生する単一光子源と、
前記単一光子源により発生された光子を送信したいデータに従い偏光状態に変調する偏光変調器と、
前記第1の忠実度検定手段で合格した光子と前記偏光変調器で変調された光子のBell状態と呼ばれる2光子状態を測定し、4つあるBell状態を2つのグループに分類・識別する縮退したBell状態測定手段とを有するとともに、
前記量子暗号受信装置は、
前記偏波/位相変調変換器から前記量子通信路により伝送され位相符号化されたEPR対をなす光子を偏光状態に変換する位相/偏波変調変換器と、
前記位相/偏波変調変換器から出力された光子の量子状態を測定し、前記第1の忠実度検定手段と前記古典通信路により古典通信することによりEPR対の忠実度を判定する第2の忠実度検定手段と、
前記第2の忠実度検定手段で合格した光子の量子状態を測定し、この測定結果と前記Bell状態測定手段から伝送された縮退したBell状態測定結果との排他的論理和をとることにより送信データを復号する量子状態測定手段とを有する
ことを特徴とする量子暗号通信システム。
A quantum cryptography communication system comprising: a quantum cryptography transmission device; and a quantum cryptography reception device connected to the quantum cryptography transmission device by a quantum communication channel and a classical communication channel,
The quantum cryptography transmission device includes:
A polarization state EPR pair source that generates a photon pair called a polarization state EPR pair;
A polarization / phase modulation converter that converts a quantum state encoded in a polarization state of one photon of a photon pair generated by the polarization state EPR pair generation source into a quantum state encoded in a phase state;
A first state in which the quantum state of the other photon of the photon pair generated by the polarization state EPR pair generation source is measured and the fidelity of the EPR pair is determined by classical communication with the same means on the quantum cryptography receiver side. Fidelity test means,
A single photon source that generates a single photon;
A polarization modulator that modulates photons generated by the single photon source into a polarization state according to the data to be transmitted;
The two-photon state called the Bell state of the photon passed by the first fidelity test means and the photon modulated by the polarization modulator was measured, and the four Bell states were degenerated and classified into two groups. And having a Bell state measuring means,
The quantum cryptography receiving device is:
A phase / polarization modulation converter for converting a photon forming an EPR pair transmitted from the polarization / phase modulation converter through the quantum communication channel into a polarization state;
A second state in which the quantum state of a photon output from the phase / polarization modulation converter is measured, and the fidelity of an EPR pair is determined by performing classical communication with the first fidelity test unit and the classical communication channel. Fidelity test means,
The transmission data is obtained by measuring the quantum state of the photon passed by the second fidelity test means and taking the exclusive OR of this measurement result and the degenerated Bell state measurement result transmitted from the Bell state measurement means. And a quantum state measuring means for decrypting.
前記量子暗号送信装置は、
前記第1の忠実度検定手段でEPR対忠実度が不合格の光子に対して、前記量子暗号受信装置側の同じ手段と古典情報を交換することにより忠実度を向上させる第1のEPR対精製手段と、
前記Bell状態測定手段が測定を行うまで、前記第1の忠実度検定手段で合格した光子の量子状態を保存しておく第1の量子メモリとをさらに有するとともに、
前記量子暗号受信装置は、
前記第2の忠実度検定手段でEPR対忠実度が不合格の光子に対して、前記第1のEPR対精製手段と前記古典通信路により古典情報を交換することにより忠実度を向上させる第2のEPR対精製手段と、
前記量子状態測定手段が測定を行うまで、前記第2の忠実度検定手段で合格した光子の量子状態を保存しておく第2の量子メモリとをさらに有する
ことを特徴とする請求項1記載の量子暗号通信システム。
The quantum cryptography transmission device includes:
A first EPR pair refinement that improves fidelity by exchanging classical information with the same means on the quantum cryptography receiver side for a photon whose EPR pair fidelity fails in the first fidelity test means Means,
And further comprising a first quantum memory for storing a quantum state of a photon passed by the first fidelity test unit until the Bell state measurement unit performs measurement,
The quantum cryptography receiving device is:
A second method for improving fidelity by exchanging classical information by the first EPR pair refining means and the classical communication path for a photon whose EPR pair fidelity has failed in the second fidelity test means. EPR vs. purification means of
2. A second quantum memory for storing a quantum state of a photon that has passed the second fidelity test unit until the quantum state measurement unit performs measurement. Quantum cryptographic communication system.
量子暗号送信装置において、偏光状態のEPR対と呼ばれる光子対を発生する偏光EPR対発生ステップと、
前記光子対の一方の光子の偏光状態で符号化された量子状態を位相状態で符号化された量子状態に変換して量子通信路を通じて量子暗号受信装置に伝送する光子伝送ステップと、
伝送後に前記量子暗号送信装置にある光子と前記量子暗号受信装置にある光子とのEPR対の品質を検証し、品質が良ければ次のステップに進み、悪ければ最初の偏光EPR対発生ステップに戻る忠実度検定ステップと、
前記量子暗号送信装置において、単一光子源を用いて光子を発生し、被送信データに従い偏光変調を行うデータ変調ステップと、
前記量子暗号送信装置において、前記光子対の他方の光子と前記単一光子源により発生された光子で構成される4つのBell状態を2つのグループに分ける縮退したBell測定を行い、縮退したBell測定結果を前記量子暗号受信装置に通知するBell測定ステップと、
前記量子暗号受信装置において、前記量子暗号送信装置からのBell測定結果を待って、前記光子対の一方の光子の量子状態を水平偏光か垂直偏光を測定し、この測定結果とBell測定結果の排他的論理をとることにより被送信データを復調する量子状態測定ステップと
を含むことを特徴とする量子暗号通信方法。
In the quantum cryptography transmitter, a polarization EPR pair generation step for generating a photon pair called an EPR pair in a polarization state;
A photon transmission step of converting a quantum state encoded in a polarization state of one photon of the photon pair into a quantum state encoded in a phase state and transmitting the quantum state to a quantum cryptography receiving device through a quantum channel;
After transmission, the quality of the EPR pair between the photon in the quantum cryptography transmission device and the photon in the quantum cryptography reception device is verified. If the quality is good, the process proceeds to the next step. If the quality is bad, the process returns to the first polarization EPR pair generation step. A fidelity test step;
In the quantum cryptography transmitter, a data modulation step of generating a photon using a single photon source and performing polarization modulation according to transmitted data;
In the quantum cryptography transmitter, degenerate Bell measurement is performed by degenerating Bell measurement, which divides four Bell states composed of the other photon of the photon pair and photons generated by the single photon source into two groups. Bell measurement step for notifying the quantum cryptography receiver of the result;
In the quantum cryptography receiver, after waiting for the Bell measurement result from the quantum cryptography transmitter, the quantum state of one photon of the photon pair is measured as horizontal polarization or vertical polarization, and the measurement result and the Bell measurement result are exclusive. And a quantum state measuring step of demodulating the transmitted data by taking a logical logic.
前記忠実度検定ステップにおいて、EPR対品質が悪い際に、EPR対精製を行うEPR対精製ステップをさらに含み、
EPR対品質が良くなるまで、前記忠実度検定ステップと前記EPR対精製ステップを繰り返し、
前記忠実度検定ステップで合格した光子のEPR対状態を壊さずにデータ送信まで前記光子を貯蔵する量子貯蔵ステップをさらに含む
ことを特徴とする請求項3記載の量子暗号通信方法。
The fidelity test step further includes an EPR pair purification step of performing EPR pair purification when the EPR pair quality is poor.
Repeat the fidelity test step and the EPR pair purification step until the EPR pair quality is good,
The quantum cryptography communication method according to claim 3, further comprising a quantum storage step of storing the photons until data transmission without destroying an EPR pair state of the photons passed in the fidelity test step.
水平偏光と垂直偏光を分離する第1の偏光ビームスプリッタと、
前記第1の偏光ビームスプリッタから出た垂直偏光光子を水平偏光に偏波面を回転する第1の半波長板と、
前記第1の半波長板から出た水平偏光光子と前記第1の偏光ビームスプリッタから出た水平偏光光子とを合波する第1のビームスプリッタと、
前記第1の半波長板から出た水平偏光光子と前記第1の偏光ビームスプリッタから出た水平偏光光子の2つの光子を同時に前記第1のビームスプリッタに入射させる第1及び第2のミラーと、
前記第1のビームスプリッタで分岐した2つの光子を再び合波する第2のビームスプリッタと、
前記第1のビームスプリッタで分岐した2つの光子を異なるタイミングで前記第2のビームスプリッタに入射させる第3及び第4のミラーと
を備えたことを特徴とする偏波/位相変調変換器。
A first polarizing beam splitter that separates horizontally polarized light and vertically polarized light;
A first half-wave plate that rotates the plane of polarization of the vertically polarized photons emitted from the first polarizing beam splitter into horizontally polarized light;
A first beam splitter that combines a horizontally polarized photon emitted from the first half-wave plate and a horizontally polarized photon emitted from the first polarized beam splitter;
A first and a second mirror that simultaneously cause two photons of a horizontally polarized photon emitted from the first half-wave plate and a horizontally polarized photon emitted from the first polarized beam splitter to be incident on the first beam splitter; ,
A second beam splitter for recombining the two photons branched by the first beam splitter;
A polarization / phase modulation converter comprising: a third mirror and a fourth mirror that cause the two photons branched by the first beam splitter to enter the second beam splitter at different timings.
異なる2つのタイミングで水平偏光した光子を入射する第3のビームスプリッタと、
前記第3のビームスプリッタで分岐した4つの光子を再び合波する第4のビームスプリッタと、
前記第3のビームスプリッタで分岐した4つの光子のうち、後続するタイミングで入射し前記第3のビームスプリッタから前記第4のビームスプリッタに直行する光子と、先行するタイミングで入射した光子とを前記第4のビームスプリッタに同時に入射させ干渉させる第5及び第6のミラーと、
前記第4のビームスプリッタから出た水平偏光光子を垂直偏光に偏波面を回転する第2の半波長板と、
前記第2の半波長板から出た垂直偏光光子と前記第4のビームスプリッタから出た水平偏光光子とを合波する第2の偏光ビームスプリッタと、
前記第2の半波長板から出た垂直偏光光子と前記第4のビームスプリッタから出た水平偏光光子の2つの光子を同時に前記第2の偏光ビームスプリッタに入射させる第7及び第8のミラーと
を備えたことを特徴とする位相/偏波変調変換器。
A third beam splitter for injecting horizontally polarized photons at two different timings;
A fourth beam splitter for recombining the four photons branched by the third beam splitter;
Of the four photons branched by the third beam splitter, the photons that are incident at a subsequent timing and go straight to the fourth beam splitter from the third beam splitter, and the photons that are incident at a preceding timing are Fifth and sixth mirrors that simultaneously enter and interfere with the fourth beam splitter;
A second half-wave plate for rotating the plane of polarization of the horizontally polarized photons emitted from the fourth beam splitter into vertically polarized light;
A second polarization beam splitter that combines the vertically polarized photon emitted from the second half-wave plate and the horizontally polarized photon emitted from the fourth beam splitter;
Seventh and eighth mirrors that simultaneously cause two photons, a vertically polarized photon emitted from the second half-wave plate and a horizontally polarized photon emitted from the fourth beam splitter, to enter the second polarized beam splitter; A phase / polarization modulation converter.
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008160368A (en) * 2006-12-22 2008-07-10 Nec Corp Conversion device between polarization coding and phase coding and quantum communication system using the same
WO2009020380A2 (en) * 2007-08-09 2009-02-12 Mimos Berhad A secure quantum telephone system
JP2009055346A (en) * 2007-08-27 2009-03-12 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Quantum key delivery system
CN107070651A (en) * 2017-04-01 2017-08-18 成都信息工程大学 It is a kind of based on the unrelated quantum privacy querying method of EPR pairs of equipment
CN109067473A (en) * 2018-10-15 2018-12-21 合肥本源量子计算科技有限责任公司 A kind of quantum bit reads the demodulation analysis method and device of signal
JP2021176089A (en) * 2020-02-13 2021-11-04 グーグル エルエルシーGoogle LLC Fidelity estimation for quantum computing systems
CN114157369A (en) * 2021-11-29 2022-03-08 北京印刷学院 Quantum network coding-based quantum state remote preparation model, method and device
JP2022167926A (en) * 2020-02-13 2022-11-04 グーグル エルエルシー Fidelity Estimation for Quantum Computing Systems
CN115955280A (en) * 2023-03-13 2023-04-11 万事通科技(杭州)有限公司 Optical fiber channel eavesdropping detection device
JP7412745B2 (en) 2020-01-29 2024-01-15 学校法人日本大学 quantum image transmission system

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09247086A (en) * 1996-03-08 1997-09-19 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Constitution method for quantum password
JP2001339387A (en) * 2000-05-29 2001-12-07 Akio Motoyoshi Quantization communication method and device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09247086A (en) * 1996-03-08 1997-09-19 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Constitution method for quantum password
JP2001339387A (en) * 2000-05-29 2001-12-07 Akio Motoyoshi Quantization communication method and device

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008160368A (en) * 2006-12-22 2008-07-10 Nec Corp Conversion device between polarization coding and phase coding and quantum communication system using the same
WO2009020380A2 (en) * 2007-08-09 2009-02-12 Mimos Berhad A secure quantum telephone system
WO2009020380A3 (en) * 2007-08-09 2009-04-30 Mimos Berhad A secure quantum telephone system
JP2009055346A (en) * 2007-08-27 2009-03-12 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Quantum key delivery system
JP4591972B2 (en) * 2007-08-27 2010-12-01 日本電信電話株式会社 Quantum key distribution system
CN107070651A (en) * 2017-04-01 2017-08-18 成都信息工程大学 It is a kind of based on the unrelated quantum privacy querying method of EPR pairs of equipment
CN109067473A (en) * 2018-10-15 2018-12-21 合肥本源量子计算科技有限责任公司 A kind of quantum bit reads the demodulation analysis method and device of signal
CN109067473B (en) * 2018-10-15 2019-07-09 合肥本源量子计算科技有限责任公司 A kind of quantum bit reads the demodulation analysis method and device of signal
JP7412745B2 (en) 2020-01-29 2024-01-15 学校法人日本大学 quantum image transmission system
JP2021176089A (en) * 2020-02-13 2021-11-04 グーグル エルエルシーGoogle LLC Fidelity estimation for quantum computing systems
JP7124184B2 (en) 2020-02-13 2022-08-23 グーグル エルエルシー Fidelity Estimation for Quantum Computing Systems
JP2022167926A (en) * 2020-02-13 2022-11-04 グーグル エルエルシー Fidelity Estimation for Quantum Computing Systems
CN114157369A (en) * 2021-11-29 2022-03-08 北京印刷学院 Quantum network coding-based quantum state remote preparation model, method and device
CN115955280A (en) * 2023-03-13 2023-04-11 万事通科技(杭州)有限公司 Optical fiber channel eavesdropping detection device
CN115955280B (en) * 2023-03-13 2023-06-20 万事通科技(杭州)有限公司 Optical fiber channel eavesdropping detection device

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