JP2009509366A - 波長ルーティングを用いたマルチユーザのwdmネットワーク上での量子鍵配布方法およびシステム - Google Patents
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Abstract
【選択図】図2
Description
Claims (20)
- マルチユーザのWDMネットワーク上での送信器と複数の受信器間の量子鍵配布の方法であって、
各受信器に異なる受信波長を割り当るステップと、
複数の受信器の内、送信器と通信すべき一つの受信器を選択するステップと、
WDMネットワーク上で送信器から選択された受信器へ量子信号を送信するステップとを含み、
送信される量子信号は受信器の受信波長に等しい波長であることを特徴とする方法。 - WDMネットワーク上で送信器から選択された受信器へ量子信号を送信するステップは、
送信器の光源から光を放射するステップと、
位相変調周期において二つの非直交状態をもつ光をランダムに位相変調するステップと、
1よりも小さい光の平均光子数が、単一光子検出器によって1タイムスロット内で検出されるように位相変調された光を減衰させるステップと、
減衰された光を光ファイバを通して送信するステップと、
複数の出力ポートをもち、各出力ポートは中心波長と各受信器の受信波長に対応する帯域幅とをもつ波長分割逆多重化器を用いることにより、減衰された光を選択された受信器にルーティングするステップと、
ロングアームとショートアームを含む二つのアームであって、ロングアームとショートアームの間で光が伝搬する時間差が位相変調周期の時間間隔に等しいようなアームによって、選択された受信器によって受信された光を二つの部分に分割するステップと、
二つのアームを通過した後、干渉が生じるように光の二つの部分を結合するステップと、
強め合う干渉が起きたとき、二つの検出器によって光子を検出するステップと、
どちらの検出器が光子を検出するかを決定することにより、受信器において量子鍵を確立するステップとを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記光源から放射された光は連続波光であることを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 前記波長分割逆多重化器はアレイ導波路回折格子であることを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 前記光源は、放射される光が前記波長分割逆多重化器の各出力ポートの帯域幅よりも狭い帯域幅をもつ狭帯域レーザ光源であることを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 光子が受信器で検出されるタイムスロットを測定するステップと、
受信器から送信器にタイムスロットのメッセージを送信するステップと、
送信器においてタイムスロットのメッセージを解析することにより量子鍵を決定するステップとをさらに含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。 - 量子鍵配布のための通信システムであって、
送信器と、
それぞれに受信波長が割り当てられた複数の受信器と、送信器を複数の受信器に接続するマルチユーザのWDMネットワークとを含み、
送信器は、複数の受信器の内、自分と通信すべき受信器を選択し、選択された受信器にWDMネットワーク上で量子信号を送信し、
量子信号は選択された受信器の受信波長と等しい波長であることを特徴とする通信システム。 - 前記送信器は、
光を放射する光源と、
位相変調周期内で光をランダムに位相変調するための位相変調器と、
1より小さい平均光子数が、単一光子検出器によって1タイムスロット内で検出されるように、変調された光を減衰させる可変光減衰器とを含むことを特徴とする請求項7に記載の通信システム。 - 前記光源は1475ナノメートルから1600ナノメートルまでの範囲で調整可能なレーザであることを特徴とする請求項8に記載の通信システム。
- 前記光源から放射された光は連続波光であることを特徴とする請求項8に記載の通信システム。
- 前記光は二つの非直交状態をもたせて位相変調されていることを特徴とする請求項8に記載の通信システム。
- 前記WDMネットワークは、
光ファイバと、
減衰された光を選択された受信器にルーティングする波長分割逆多重化器とを含み、
前記波長分割逆多重化器は、複数の出力ポートをもち、各出力ポートは、個別の中心波長と各受信器の受信波長に対応する帯域幅をもつことを特徴とする請求項8に記載の通信システム。 - 前記波長分割逆多重化器はアレイ導波路回折格子であることを特徴とする請求項12に記載の通信システム。
- 前記光源は、放射される光が前記波長分割逆多重化器の各出力ポートの帯域幅よりも狭い帯域幅をもつ狭帯域レーザ光源であることを特徴とする請求項12に記載の通信システム。
- 前記光ファイバは、標準的な単一モード光ファイバであることを特徴とする請求項12に記載の通信システム。
- 各受信器は、
量子信号検出のための非対称マッハ・ツェンダー干渉計であって、異なる時間の遅延をもつ二つのアームをもち、二つのアームからの信号間で干渉を生成する干渉計と、
強め合う干渉が起きた場合に、光子を検出する単一光子検出モジュールとを含むことを特徴とする請求項12に記載の通信システム。 - 前記非対称マッハ・ツェンダー干渉計は、
二つのアームによって光を二つの部分に分割するためのビームスプリッタであって、二つのアーム間の時間差が位相変調周期の時間間隔に等しい第1ビームスプリッタと、
前記二つの部分が二つのアームを通過した後、互いに干渉するように、前記二つの部分を結合するための第2ビームスプリッタとを含むことを特徴とする請求項16に記載の通信システム。 - 前記単一光子検出モジュールは、
一方の検出器による光子のクリックは「0」、他方の検出器による光子のクリックは「1」で表される、光子を検出するための二つの検出器と、
一つの光子が受信器で検出されるタイムスロットを測定するためのタイムスロット測定デバイスとを含むことを特徴とする請求項16に記載の通信システム。 - 当該システムは、WDMネットワークに適した全ファイバ接続を用いることを特徴とする請求項16に記載の通信システム。
- 前記送信器は、ランダムな位相シフトを前記位相変調器に加え、前記位相変調器を同期させて各受信器内のマッハ・ツェンダー干渉計の二つのアーム間の時間差に等しい位相変調周期の時間間隔内で光を変調させるランダムデータ信号生成器をさらに含むことを特徴とする請求項17に記載の通信システム。
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