JP2011228942A - 量子暗号通信システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】受信機420は、連続クリック攻撃において盗聴者から送られると想定される連続パルス数をNとしたときに、(N+1)Tより長い時間間隔の2つの時刻で光子がともに検出された事象を計数する。正常動作時であれば、受信機420に到達する1パルス当たりの平均光子数をμ、第1及び第2の光子検出器423、424の検出効率をηとすると、離れた2パルスからともに光子検出する確率はおおよそ(ημ)2である。一方、連続クリック攻撃が行われていると、その確率は、理想的にはゼロ、第1及び第2の光子検出器423、424の暗計数確率がdである場合には(ημ)dとなる。いずれにしても、2パルス光子検出確率は、正常時と連続クリック攻撃時では異なることになる。離れた2パルスでともに光子検出された回数をモニターすれば連続クリック攻撃を発見する。
【選択図】図4
Description
図4は、本発明の第1の実施形態に係る量子暗号通信システムの構成図である。図4において、送信機410は、光源411と、位相変調器412と、減衰器413とを備える。光源411は、一定間隔Tの光パルス列を発生する。位相変調器412は、各パルスを0もしくはπでランダムに位相変調を施す。そして、減衰器413を用いて1パルス当たり平均光子数を1未満に減衰して、伝送路に送出する。減衰器413は、例えば、NDフィルタ等、レーザ光などの光源411から入射される光を大きく減衰させるための手段であればいずれのものを用いてもよい。この送信機410の構成は、従来技術の差動位相シフト量子鍵配送システムと同様である。
第1の実施形態に係るシステムにより、原理的には連続クリック攻撃が検知できるが、伝送損失が大きい又は光子検出器の検出効率が悪い場合には、検知が困難となることがある。このような場合には、ημが小さな値となり、(ημ)2はさらに小さくなる。連続クリック攻撃を検知するためには、(ημ)2がゼロ又は(ημ)dと有意に違っていなければならないが、(ημ)2が非常に小さくほぼゼロであると、正常時と盗聴時との区別がつかず、盗聴が検知できない。本発明の第2の実施形態はこの課題を解決する。
nmin <n2 <nmax
ここで、nmin、n2、nmaxは自然数であり、nmin>N+1である。nmaxは、次のように定義する。前述のように、送信側から送出される各光パルスには、所定の平均光子数(例えば0.1光子/パルス)を平均とするポアソン分布に従った数の光子が確率的に含まれている。したがって、盗聴者がN回連続で光子検出した後に、次のN回連続の光子検出が始まるまでに要するパルス数mも確率的になる。そこで、このmの平均値をnmaxとする。
Claims (3)
- 送信機から受信機へ量子暗号鍵を配送する量子暗号通信システムにおいて、
前記送信機は、
一定の時間間隔Tの連続パルスからなる光パルス列を送出する光源と、
前記光パルス列を0またはπで位相変調する位相変調器と、
位相変調された前記光パルス列を、パルス当りの平均光子数を1光子未満に減衰して送出する減衰器と
を備え、
前記受信機は、
前記送信機から送出された前記光パルス列を受信して第1の光パルス列と第2の光パルス列に分岐する光分岐手段と、
前記第1の光パルス列を前記第2の光パルス列に対して前記一定の時間間隔Tと等しい時間だけ遅延させる遅延手段と、
前記遅延手段で遅延させられた前記第1の光パルス列と前記第2の光パルス列を合波して合波後の光パルスを生成する2×2光カップラと、
前記遅延させられた前記第1の光パルス列と前記第2の光パルス列の相対位相差が0である場合に光子を検出する第1の光子検出器と、
前記遅延させられた前記第1の光パルス列と前記第2の光パルス列の相対位相差がπである場合に光子を検出する第2の光子検出器と、
前記第1または第2の光子検出器で光子が検出された光子検出時刻および検出した光子検出器を記録する記録手段と、
前記記録手段により記録された前記光子検出時刻を照合して、n・Tだけ離れた2つの時刻(nは予め定めた自然数)でともに光子を検出した回数を計数する計数手段と、
前記計数手段により計数した前記回数が所定の値と異なっていた場合に盗聴ありと判断する盗聴検知手段と
を備えることを特徴とする量子暗号通信システム。 - 前記予め定めた自然数nは、前記量子暗号通信システムに対する連続クリック攻撃において盗聴者から送られると想定される連続パルス数をNとしたときに、n>N+1を満たす一定値であることを特徴とする請求項1に記載の量子暗号通信システム。
- 前記予め定めた自然数nは、前記量子暗号通信システムに対する連続クリック攻撃において盗聴者から送られると想定される連続パルス数をN、nminをnmin>N+1を満たす自然数、nmaxを盗聴者がN回連続で光子検出した後に、次のN回連続の光子検出が始まるまでに要するパルス数の平均値としたときに、nmin <n<nmaxを満たし、
前記計数手段により計数する前記回数は、nmin <n<nmaxであるnについての積算値であることを特徴とする請求項1に記載の量子暗号通信システム。
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