JP2009534923A

JP2009534923A - 量子暗号ネットワークに対するユーザ認証と鍵管理

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Publication number: JP2009534923A
Application number: JP2009506528A
Authority: JP
Inventors: ジェルフォンド，ロバート; バーザンスキス，オードリアス
Original assignee: MagiQ Technologies Inc
Current assignee: MagiQ Technologies Inc
Priority date: 2006-04-18
Filing date: 2007-04-16
Publication date: 2009-09-24
Also published as: WO2007123869A3; US8340298B2; CN101427509A; WO2007123869A2; US20090175452A1; EP2014009A2

Abstract

ユーザを考慮に入れる量子暗号ネットワークのための鍵管理とユーザ認証とのシステムおよび方法は、従来の通信リンク（ＴＣ−ｌｉｎｋ）を通して安全に通信する。その方法は、量子鍵（“Ｑ−Ｋｅｙｓ”）を基にしたデータを暗号化および解読するそれぞれ安全な量子リンクまたはＱリンク（Ｑ−ｌｉｎｋｓ）を通して、それぞれのネットワークユーザに集中型の量子鍵認証局（ＱＫＣＡ）を接続することを含む。二個のユーザ（アリスとボブ）が通信を望むとき、ＱＫＣＡは、それぞれのユーザにそれぞれのＱ−ｌｉｎｋｓで１組の正確なランダムビット（Ｒ）を送信する。そして、ユーザは、ユーザがＴＣ−ｌｉｎｋで互いに送信したデータを符号化したり復号化したりするための鍵として、Ｒを使用する。

Description

本発明は、量子通信に関し、かつ量子暗号ネットワークに対するユーザ認証と鍵管理の方法とシステムに関し、またこれに関連する産業的有用性を有する。

ＱＫＤは、量子チャネルで伝送される“量子ビット（ｑｂｉｔｓ）”または“量子信号”と呼ばれる単一光子、または弱い（例えば、平均で０．１光子の）光学信号（パルス）いずれか１つを用いることによって、送信者（アリス）と受信者（ボブ）との間の鍵を成立させることを含む。セキュリティがコンピュータによる非実際性に依存する古典的な暗号とは異なって、量子暗号のセキュリティは、未知の状態の量子系のどのような測定もその量子系の状態を修正させるという量子力学の原理に基づいている。結果として、傍受または交換されるｑｂｉｔｓを測定しようとする盗聴者（“イブ”）は、彼女（イブ）の存在を暴露するエラーを導くであろう。

量子暗号の一般的な原理は、ベネットとブラッザールの論文（非特許文献１参照）の中で、初めて発表された。具体的なＱＫＤシステムは、ベネットの特許文献（特許文献１参照）およびＣ．Ｈ．ベネットの論文（非特許文献２参照）に述べられている。ＱＫＤを実行する一般的なプロセスは、ボーミスターらの著作（非特許文献３参照）に述べられている。

ＱＫＤシステムは、最初に、アリスとボブと呼ばれる二個のユーザ（端末）の間で単純な二点間接続の形式で発達した。今日では、ＱＫＤシステムは、現存する古典的な電気通信網に組み込まれた多数のユーザ、または、専用のＱＫＤシステムネットワーク内のノードとしての多数のユーザを含むＱＫＤベースのネットワークの一部であると考えられている。
米国特許第５，３０７，４１０号公報 "ＱｕａｎｔｕｍＣｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｙ：Ｐｕｂｌｉｃｋｅｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｃｏｉｎｔｏｓｓｉｎｇ，"ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＣｏｍｐｕｔｅｒｓ、ＳｙｓｔｅｍｓａｎｄＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，Ｂａｎｇａｌｏｒｅ，Ｉｎｄｉａ，１９８４，ｐｐ．１７５−１７９（ＩＥＥＥ、ＮｅｗＹｏｒｋ、１９８４） "ＱｕａｎｔｕｍＣｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｙＵｓｉｎｇＡｎｙＴｗｏＮｏｎ−ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＳｔａｔｅｓ，"Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．６８３１２１（１９９２） "ＴｈｅＰｈｙｓｉｃｓｏｆＱｕａｎｔｕｍＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，"Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ２０００１，ｉｎＳｅｃｔｉｏｎ２．３，ｐａｇｅｓ２７−３３

二点間通信からネットワーク型通信へのＱＫＤの拡張は、いくつかの記号論理学的な課題をもたらす。例えば、仮に、ユーザ達が互いに通信したことがない、および／または、ユーザ達が直通の通信リンクを持っていない場合であっても、ＱＫＤベースのネットワークは、二個のユーザが互いに通信する前に、二個のユーザの間全てにおいて共通の量子鍵を成立させる工程を備えるために、多数のユーザを必要とする。さらに、所定のユーザが、頻繁に、全てのユーザのうちのほんの一部のユーザまたは１個のユーザと選択的に通信することを必要とするという事実を考慮すると、それらのメッセージを受け取ることを目的とするグループにおいて振り分けられるメッセージを保証するために、それらが通信しているユーザを認証するための方法が必要である。加えて、量子暗号は、公開鍵基盤（ＰＫＩ）暗号で使用される公共の鍵よりむしろ対称性を有する鍵を使用する。

本発明の特徴は、従来の通信リンクによって接続される第１と第２の端末（ユーザ（ｕｓｅｒ））であるアリスとボブとの間で、安全な通信リンクを成立させる方法である。この方法は、量子鍵認証局（ＱＫＣＡ）とアリスとボブとの間で、第１および第２の安全な量子リンク（Ｑ−ｌｉｎｋｓ）を、それぞれ成立させることを含む。また、この方法は、完全なランダムビットの１組のＲをＱＫＣＡにおいて生成することと、アリスとボブとへそれぞれのＱ−ｌｉｎｋでＲを分配することと、を含む。また、この方法は、従来の通信リンクで安全に通信するための暗号化鍵としてＲを用いるアリスとボブとを含む。

本発明によると、従来の通信リンクによって接続される第１と第２のユーザであるアリスとボブとの間で、安全な通信リンクを成立させることができる。

図１は、通信チャネルが量子暗号（例えば、量子鍵配送、またはＱＫＤ）によって保護される量子回線または“Ｑ−ｌｉｎｋ”の概略図である。その基本的な形式において、Ｑ−ｌｉｎｋは、ＱＫＤ−１とＱＫＤ−２との２つの操作可能に連結されたＱＫＤステーションを有する量子層と、ＱＫＤステーションによって供給される量子鍵を用い対称性を有する鍵暗号化プロトコル（例えば、ワンタイム・パッド）によって保護される古典的（従来の）通信線を有する古典層（ｃｌａｓｓｉｃａｌｌａｙｅｒ）と、を備える。

古典層は、ＱＫＤ−１およびＱＫＤ−２のそれぞれのＱＫＤステーションに連結されたＥＤ−１およびＥＤ−２の暗号化／解読（Ｅ／Ｄ）ユニットを備える。これらのＥ／Ｄユニットは、データＤを受け取るように構成されており、そのデータを暗号化して暗号化データＤ^*を形成する、そして、暗号化データＤ^*を従来の通信チャネルで送信する。同様に、それぞれのＥ／Ｄユニットは、暗号化データＤ^*を受け取り、そのデータを解読してデータＤを復元するように構成されている。データの暗号化と解読は、量子層によって供給された量子鍵（Ｑ−ｋｅｙｓ）を用いて成される。

（実施例）
本発明は、ｎ個のユーザに伴う従来のネットワーク通信設備とＱ−ｌｉｎｋとを含む通信設備を説明する“量子ネットワーク”または“Ｑネットワーク（Ｑ−ｎｅｔｗｏｒｋ）”について言及する。本発明は、今までに無い鍵管理と認証構造とを用いる。本発明のＱＫＩ構造がどのようにＱ−ｎｅｔｗｏｒｋにおいて用いられるかという実施例は、以下で説明される。

（第１実施形態）
図２は、本発明に準じたＱＫＩ構造の実施例を含むスタートポロジーＱ−ｎｅｔｗｏｒｋ１００の一例を示す。このＱ−ｎｅｔｗｏｒｋ１００におけるＱＫＩ構造は、量子鍵認証局またはＱＫＣＡを含む。

図３は、本発明によるＱＫＣＡの実施例を含む概略図である。このＱＫＣＡは、信頼できる第三者機関、すなわち、他のグループによる使用のための認証証明書（Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｅｓ）（ＡＣｓ）を発行する実在のものである。その機能性は、ＰＫＩ（公開鍵基盤）における認証局の機能性と同様である。それは、Ｑ−ｌｉｎｋが安全に終端処理される場所である。Ｑ−ｌｉｎｋは、末端利用者とＱＫＣＡとの間で認証された回線を提供する。一方、信頼できる第三者機関（ここでは、ＱＫＣＡ）を介して接続された２つのＱ−ｌｉｎｋは、終点（末端利用者）のための認証されたチャネルを供給する。

ＱＫＣＡの機能性は、一般に、ＰＫＩにおける認証局の機能性と同様であるにもかかわらず、いくつかの違いがある。公開鍵認証局は、その公開鍵にネットワークユーザの身元を結びつけるデジタル証明書を発行する。量子暗号作成法において、このような公開鍵は無い。むしろ、鍵は対称性を有する。量子鍵認証局は、量子鍵を管理する機能性を付加することによって従来からの認証局を拡張する。“量子”機能性と並列に、量子鍵認証局は、従来の通信回線（“ＴＣ−ｌｉｎｋｓ”）を介して量子鍵認証局に接続されたユーザに対し、標準の公開鍵基盤（ＰＫＩ）の機能を提供する標準認証局として機能することができる。この観点から、量子鍵認証局は、認証局と比較して、暗号運用の上位集合体を提供する。

ユーザＵとＱＫＣＡとの間のＱ−ｌｉｎｋの存在がまさに、それら２点間の認証された通信のチャネルを確保する。初期認証は、Ｑ−ｌｉｎｋの設定（インストール）の間に発生する。認証鍵は、Ｑ−ｌｉｎｋにおけるＱＫＤによって生成された量子鍵によって更新され、これはネットワークのセキュリティ原則によって定義されなければならない。

引き続き図３を参照して、ＱＫＣＡは、ユーザの個々の権利とセキュリティの定義とともに、原則管理部とＱ−ｎｅｔｗｏｒｋのユーザＵの情報を含むユーザ権利データベース（ＵｓｅｒＲｉｇｈｔｓｄａｔａｂｅｓｅ）とを備えている。ユーザＵからの全ての要求は、原則管理部（ＰｏｌｉｃｙＭａｎａｇｅｒ）に到達し、この原則管理部は、要求された操作を許可するかそれとも拒否するかを決定し、またユーザ権利データベースを参考にする。ユーザ権利データベースは、ユーザの間での通信セキュリティ要件ついての情報を含む。

例えば、量子鍵認証局とＴＣ回線ＴＣＬ−３を有するユーザＵ３は、ＱＫＣＡとＱ回線ＱＬ−１を介して接続されるユーザＵ１に通信セッションを行うことを尋ねてもよい。原則管理部は、ユーザＵ１が従来の暗号法のみによって保護される回線でユーザＵ３との通信を許可しているかどうかを確認するために、ユーザ権利データベースを参照する。もしそうでないなら、原則管理部は、その要求を拒否する。このようにしない場合、原則管理部は、構築されようとする通信セッションを許可する。

また、量子鍵認証局は、もし通信要求が原則管理部によって認可された場合に関与するセッション管理部を含む。セッション管理部は、二個のユーザの間で通信セッションを創設する。もし、ユーザＵがＱＫＣＡにＱ−ｌｉｎｋによって接続されるならば、セッション管理部は、ユーザにＴＲＮＧＵｎｉｔからランダムビットＲのセットを提供する。ランダムビットＲは、ユーザ間で直通通信を暗号化するために用いられる。ＴＲＮＧユニットは、登録されている乱数生成器であればそのうちのどれであってもよい。ここで留意すべきは、ユーザがいかなる種類のＱＫＤ装置によっても接続されていない状態であっても、このようなユーザの間での通信は、量子暗号によって供給される最も高いレベルのセキュリティで保護されていることである。またユーザは、光通信回線を共有する必要が全くない。

もしユーザＵがＴＣ−ｌｉｎｋによって量子鍵認証局に接続されるならば、量子鍵認証局の機能性は、公開鍵基盤における従来からの認証局の機能性を複製する。

また、量子鍵認証局は、異なった通信チャネル、すなわちＴＣ−ｌｉｎｋとＱ−ｌｉｎｋｓとのインターフェースを含む。

ユーザのうちの１個がＴＣ−ｌｉｎｋを介し他のユーザがＱ−ｌｉｎｋを介してＱＫＣＡと接続しているとき、さらなる多様性がある。全ての組織がユーザによってセットされる原則に依存する場合には、全ての仕組みが、２つのＴＣ−ｌｉｎｋの場合のように、標準の公開鍵基盤通信の仕組みに切り替えてもよいし、または、ユーザは、ＴＣ−ｌｉｎｋの通信を基礎とする従来の公開鍵基盤を行っている一方で、Ｑ−ｌｉｎｋにおいて可能な限り強いレベルの暗号作成法を維持することを決定してもよい。後者の場合、セッション管理部は、１個のユーザに対しＱ−ｌｉｎｋでランダムビットＲのセットを供給し、従来の暗号作成法によって暗号化されたＴＣ−ｌｉｎｋで他のユーザに同様のセットを供給する。

セキュリティの最も高いレベルは、通信しているグループが量子鍵認証局とＱ−ｌｉｎｋを共有するときにのみ達成される。

再び図２を参照して、Ｑ−ｎｅｔｗｏｒｋ１００におけるユーザＵは、量子鍵認証局を通して安全な鍵を構築することができる。

ｎ個のネットワークユーザにとって、もし一部のｉ個のユーザが、互いの間で秘密を伝達したい場合、ｉ個のユーザのそれぞれは、通信セッションを構築するための要求を量子鍵認証局に連絡する。

引き続き図２を参照すると、Ｑ−ｎｅｔｗｏｒｋ１００は、Ｑ−ｌｉｎｋｓＱＬ（ＱＬ−１，ＱＬ−２，・・・ＱＬ−ｎ）をそれぞれ介して量子鍵認証局に操作可能に接続されたｎ個のネットワークユーザＵ（Ｕ１，Ｕ２，・・・Ｕｎ）を含む。ｎ個のユーザは、Ｑ−ｌｉｎｋｓ（ＱＬ−Ａ，ＱＬ−Ｂ）のそれぞれを介して量子鍵認証局に動作可能に連結されたアリスとボブとを含む。また、ｎ個のユーザＵは、ＴＣ−ｌｉｎｋ（ＴＣＬ）によっても接続されており、そのような回線の１つがアリスとボブとの間のＴＣＬ−ＡＢである。

ボブとアリスとはＱ−ｌｉｎｋによって直接的に接続されていないが、Ｑ−ｎｅｔｗｏｒｋ１００の２つの主な初期状態は、ｎ個の全てのユーザＵが量子鍵認証局に委任している状態であり、また、アリスがボブに通信することを希望している状態である。アリスとボブとの間で唯一の直接回線は、ＴＣ−ｌｉｎｋ（ＣＬ−ＡＢ）である。安全に通信するためにアリスとボブとが従うプロトコルは、以下の通りである。最初に、アリスは、Ｑ−ｌｉｎｋ（ＱＬ−Ａ）で量子鍵認証局に対して、ボブとの通信を望むことを述べている通信要求を発行する。量子鍵認証局は、Ｑ−ｌｉｎｋ（ＱＬ−Ｂ）を介してボブに通信要求を送信する。もしボブがアリスと通信したいことを量子鍵認証局に返答する場合、量子鍵認証局は、Ｑ−ｌｉｎｋ（ＱＬ−Ｂ）でボブに、およびＱ−ｌｉｎｋ（ＱＬ−Ａ）でアリスに、完全なランダムビットのストリーム（ｓｔｒｅａｍ）（セット）Ｒを送信する。セットＲがＱ−ｌｉｎｋで送信されるとき、セットＲがＱ−ｌｉｎｋに関連付けられている量子鍵で暗号化され解読されることを思い出しなさい（図１参照）。セットＲは、ＴＲＮＧユニットによって生成される。セットＲは、通信を要求するユーザを除いた全てのユーザＵに知られていないどのような乱数であってもよい。

この時点で、アリスとボブとは、今、量子鍵認証局によって生成されるようにセットＲを共有する。そして、アリスとボブとは、全ての従来の通信チャネル、例えば、ＴＣ−ｌｉｎｋ（ＣＬ−ＡＢ）で安全に通信するための鍵としてセットＲを使用する。

（第２実施形態）
図４は、本発明の量子鍵基盤の他の実施形態を採用したスタートポロジーＱ−ｎｅｔｗｏｒｋ２００の第２実施形態の概略図である。Ｑ−ｎｅｔｗｏｒｋ２００は、図２のネットワークと同様であるが、ＱＫＣＡ−ＡとＱＫＣＡ−Ｂとを記した二つの量子鍵認証局を含み、これらはＱ−ｌｉｎｋ（ＱＬ−ＡＢ）によって他方に操作可能に連結されている。Ｑｎｅｔｗｏｒｋ２００は、Ｑ−ｌｉｎｋｓＱＬＡ（ＱＬＡ−１，ＱＬＡ−２，・・・ＱＬＡ−ｎ）をそれぞれ介して量子鍵認証局（ＱＫＣＡ−Ａ）に操作可能に接続されたｎ個のネットワークユーザＵＡ（ＵＡ１，ＵＡ２，・・・ＵＡｎ）を有する。ｎ個のユーザのうちの一個はアリスである。

同様に、Ｑ−ｎｅｔｗｏｒｋ２００は、ユーザであるボブを含み、それぞれＱ−ｌｉｎｋｓ（ＱＬＢ−１，ＱＬＢ−２，・・・ＱＬＢ−ｍ）を介して量子鍵認証局（ＱＫＣＡ−Ｂ）に操作可能に接続されている。また、ｎ個のユーザＵＡは、互いに直接接続されており、ｍ個のユーザＵＢにはＴＣ−ｌｉｎｋｓ（ＴＣＬ）を介してのみ接続されており、その一つの回線ＴＣＬ−ｌｉｎｋがアリスとボブとの間に示されている。

アリスとボブとは、ＴＣ−ｌｉｎｋ（ＴＣＬ−ＡＢ）によって直接接続されているだけであるが、Ｑ−ｎｅｔｗｏｒｋの二つの主な初期状態は、全てのｎ個のユーザＵＡとｍ個のユーザＵＢとがＱＫＣＡ−ＡとＱＫＣＡ−Ｂとに委託していること、および、アリスがボブに安全に通信することを望んでいることである。

アリスとボブとがアリスとボブとのＴＣ−ｌｉｎｋ（ＴＣＬ−ＡＢ）で他方に安全に通信するために従うプロトコルは、以下の通りである。最初に、アリスは、Ｑ−ｌｉｎｋ（ＱＬ−Ａ）で量子鍵認証局（ＱＫＣＡ−Ａ）に対して、ボブとの通信を望むことを表す通信要求を発行する。量子鍵認証局（ＱＫＣＡ−Ａ）は、Ｑ−ｌｉｎｋ（ＱＬＢ−ＡＢ）でＱＫＣＡ−Ｂに通信要求を送信し、量子鍵認証局（ＱＫＣＡ−Ｂ）は、Ｑ−ｌｉｎｋ（ＱＬＢ−Ｂ）でボブに通信要求を送信する。もしボブが通信要求を承認した場合、量子鍵認証局（ＱＫＣＡ−Ｂ）は、完全なランダムビットのセットＲを生成し、対応するＱ−ｌｉｎｋで量子鍵認証局（ＱＫＣＡ−Ａ）とボブとの両方にＲを送信する。ここで留意すべきは、ＱＫＣＡ−ＡまたはＱＫＣＡ−Ｂのいずれかが、Ｒを生成することができる。ここでは、ＱＫＣＡ−Ｂは、本実施例において説明のために選択された。

（量子鍵基盤構造の他の形態）
量子鍵基盤セッションは、量子鍵がユーザに連続的にストリーミング配信されているストリーミングモードにおいて、または、ある長さの量子鍵が要求ごとのそれぞれのユーザに対して供給される要求毎鍵モード（ｋｅｙ−ｐｅｒ−ｒｅｑｕｅｓｔｍｏｄｅ）において、機能し得る。

（新Ｑ−ｌｉｎｋユーザ認証）
本発明の量子鍵基盤のＱ−ｎｅｔｗｏｒｋ構造は、二個のユーザを認証するために使用されてもよい。図４は、Ｑ−ｌｉｎｋｓ（ＱＬ−Ａ，ＱＬ−Ｂ）を介して量子鍵認証局に接続された二個のユーザアリスとボブとをまさに示す図１のＱ−ｎｅｔｗｏｒｋ１００である。本実施形態において、アリスおよびボブは、新しいＱ−ｌｉｎｋ（ＱＬ−ＡＢ’）（鎖線）で直接接続される。認証は、新Ｑ−ｌｉｎｋを通ってＱＫＤを起動させるために要求される。

この場合において、認証プロトコルは、アリスまたはボブが直通Ｑ−ｌｉｎｋ（ＱＬ−ＡＢ’）で他方と通信することを許可するように量子鍵認証局に要求することを含む。他のグループからの積極的な要求に対する応答において、量子鍵認証局は、完全なランダムビットのセットＲを含むＡＣをアリスおよびボブに提供する。そして、アリスおよびボブは、直通Ｑ−ｌｉｎｋ（ＱＬ−ＡＢ’）を用いてＱＫＤセッションを構成するための認証鍵としてセットＲを使用する。

図１は、本発明において用いられるＱ−ｌｉｎｋの概略図である。図２は、本発明のＱＫＩ構造を含むスタートポロジーＱ−ｎｅｔｗｏｒｋの第１例の概略図である。図３は、ＱＫＩ構造にとっての鍵の管理と確認のセンターとしての機能を果たす例示的量子鍵認証局（ＱＫＣＡ）モジュールの詳細な概略図である。図４は、図２におけるＱＫＣＡと同様に、本発明のＱＫＩ構造を含むスタートポロジーＱ−ｎｅｔｗｏｒｋの第１例の概略図であるが、他方に量子接続された（Ｑ−ｌｉｎｋｅｄ）２つのＱＫＣＡモジュールを含む。図５は、アリスとボブとの間で成立される新Ｑ−ｌｉｎｋを認証するために、本発明のＱＫＩ構造がどのように用いられるかを示す、図２のＱ−ｎｅｔｗｏｒｋの一部の概略図である。

図に描かれた種々の要素は、単なる再現描写であり、必ずしも一定の縮尺で描かれていない。所定の区間は拡大されているかもしれないし、他の所定の区間は縮小されているかもしれない。図は、当業者によって理解されるように、および適切に実現されるように、本発明の一実施形態を示すことを目的とする。

符号の説明

１００Ｑ−ｎｅｔｗｏｒｋ
２００Ｑ−ｎｅｔｗｏｒｋ

Claims

従来の通信回線（ＴＣ−ｌｉｎｋ）によって接続される第１と第２のユーザであるアリスとボブとの間において、安全な通信回線を構築する方法であって、
前記アリスと前記ボブと量子鍵認証局（ＱＫＣＡ）との間において、第１および第２の安全な量子回線（Ｑ−ｌｉｎｋｓ）をそれぞれ構築することと、
前記ＱＫＣＡにおいて、完全なランダムビット（ｔｒｕｌｙｒａｎｄｏｍｂｉｔｓ）のセットＲを生成すること、および、前記アリスと前記ボブとにそれぞれの前記Ｑ−ｌｉｎｋｓを通してセットＲを配送することと、
前記アリスおよび前記ボブが前記ＴＣ−ｌｉｎｋを通して安全に通信するための暗号化鍵としてセットＲを用いることと、
を備える。
請求項１に記載の方法であって、
前記アリスにおいては、暗号化されたデータＤ^*を形成するために、暗号化鍵としてセットＲを使用してデータＤを暗号化すること、および、前記ボブに対して直接的に前記ＴＣ−ｌｉｎｋを通してＤ^*を送信することと、
ボブにおいては、データＤを復号させるための解読鍵としてセットＲを用いて、Ｄ^*を受け取って解読することと、
を含む。
新Ｑ−ｌｉｎｋ（ＱＬ−ＡＢ’）によって連結される量子ネットワーク（Ｑ−ｎｅｔｗｏｒｋ）において第１および第２のユーザを認証する方法であって、
前記第１のユーザが、直通の前記Ｑ−ｌｉｎｋ（ＱＬ−ＡＢ’）での前記第２のユーザとの通信を許可するように量子鍵認証局（ＱＫＣＡ）に要求することと、
前記ＱＫＣＡが、前記ＱＫＣＡに前記第１および前記第２のユーザを接続するそれぞれ第１および第２のＱ−ｌｉｎｋを通して完全なランダムビットのセットＲを、前記第１および前記第２のユーザに供給することと、
前記第１および前記第２のユーザが、新Ｑ−ｌｉｎｋ（ＱＬ−ＡＢ’）を通して最初に通信するためおよび他のグループを認証するための鍵としてセットＲを用いることと、
を備える。
請求項３に記載の方法であって、前記第１および前記第２のユーザが認証された時点で、それぞれが前記ＱＫＣＡから量子鍵（Ｑ−ｋｅｙｓ）を取得する。
請求項３に記載の方法であって、前記第１および前記第２のユーザが認証された時点で、前記直通のＱ−ｌｉｎｋ（ＱＬ−ＡＢ）を通して前記第１および前記第２のユーザの間の量子鍵（Ｑ−ｋｅｙｓ）を構築する。
量子ネットワーク（“Ｑ−ｎｅｔｗｏｒｋ”）における第１および第２のユーザであるアリスとボブとの間の安全な通信回線を構築する方法であって、前記アリスと前記ボブとは、従来の通信回線（ＴＣ−ｌｉｎｋ）を介してのみ直接通信しており、また、第１および第２のＱ−ｌｉｎｋのそれぞれを介して第１および第２の量子鍵認証局（ＱＫＣＡ）それぞれに直接通信しており、
前記第１のＱ−ｌｉｎｋを通して、前記ボブに前記第２のＱＫＣＡから完全なランダムビットのセットＲを送信することと、
前記第１のＱＫＣＡと前記第２のＱＫＣＡとを接続する第３のＱ−ｌｉｎｋを通して、前記第１のＱＫＣＡに前記第２のＱＫＣＡからセットＲを送信することと、
前記第２のＱ−ｌｉｎｋを通して、前記アリスに前記第１のＱＫＣＡからセットＲを送信することと、
前記アリスと前記ボブとが、情報を暗号化し、前記ＴＣ−ｌｉｎｋを通して送信するための鍵として、Ｒを用いることと、
を備える。
量子ネットワーク（Ｑ−ｎｅｔｗｏｒｋ）のための鍵管理システムは、
それぞれの量子回線（Ｑ−ｌｉｎｋ）を介して直接的に接続されておりまた従来の通信回線を介して互いに直接的に接続されている複数のユーザＵを有する集中型（ｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ）の量子鍵認証局（ＱＫＣＡ）を備え、
前記ＱＫＣＡユニットが、２つまたはそれ以上のそれぞれの前記Ｑ−ｌｉｎｋを介して２個またはそれ以上の前記ユーザＵに完全なランダムビットのセットＲを供給するように動作する完全乱数発生器およびセッション管理部を含み、
前記二個またはそれ以上のユーザＵのそれぞれは、安全に、他のユーザと安全に認証および通信するための鍵としてセットＲを使用するように構成されている。
第１の従来の通信回線（ＴＣ−ｌｉｎｋ）によって接続される第１および第２のユーザであるアリスとボブとの間の安全な通信回線を構築する方法であって、
量子鍵認証局（ＱＫＣＡ）と前記アリスとの間の安全な量子回線（Ｑ−ｌｉｎｋ）を構築することと、
前記ＱＫＣＡと前記ボブとの間で第２のＴＣ−ｌｉｎｋを構築することと、
前記ＱＫＣＡでは、完全にランダムなビットのセットＲを生成すること、および、前記ボブに対しては前記第２のＴＣ−ｌｉｎｋを通し、前記アリスに対しては前記Ｑ−ｌｉｎｋを通して、セットＲを配給することと、
前記アリスと前記ボブとは、前記第１のＴＣ−ｌｉｎｋを通して安全に通信するための暗号化鍵としてセットＲを使用することと、
を備える。