JP2016072666A - Multi-terminal quantum key delivery system - Google Patents

Multi-terminal quantum key delivery system Download PDF

Info

Publication number
JP2016072666A
JP2016072666A JP2014196897A JP2014196897A JP2016072666A JP 2016072666 A JP2016072666 A JP 2016072666A JP 2014196897 A JP2014196897 A JP 2014196897A JP 2014196897 A JP2014196897 A JP 2014196897A JP 2016072666 A JP2016072666 A JP 2016072666A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
quantum key
port
light
quantum
optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2014196897A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6323280B2 (en
Inventor
慎 荒平
Shin Arataira
慎 荒平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
Priority to JP2014196897A priority Critical patent/JP6323280B2/en
Publication of JP2016072666A publication Critical patent/JP2016072666A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6323280B2 publication Critical patent/JP6323280B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multi-terminal quantum key delivery system for enabling quantum key delivery between arbitrary two terminals of a plurality of terminals and simultaneous quantum key delivery between terminals of a plurality of pairs.SOLUTION: A multi-terminal quantum key delivery system comprises a quantum entanglement light source 1, a serial quantum key delivery transmission system 20, and a control unit 4. The quantum entanglement light source generates a quantum entanglement photon pair. The serial quantum key delivery transmission system includes 2N transmission/reception terminals 20-1 to 20-2N and is formed by a first transmission/reception terminal 20-1 to 2N-th transmission/reception terminal 20-2N being connected in series by optical transmission channels in which quantum entanglement light propagates. Each transmission/reception terminal originates measurement base information for generating a quantum encryption key while performing photon detection, receives measurement base information from another quantum key receiver, and executes an error correction and secrecy amplification function. The control unit combines transmission/reception terminals sharing an encryption key and controls generation of a shifted key and an error correction process after the generation.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、量子もつれ光子対を用いた量子鍵配送システムに関し、複数の端末のうち任意の2端末間での量子鍵配送を可能とし、更に前述の2端末とは異なる2端末間でも同時に異なる暗号鍵共有を可能とする多端末量子鍵配送システムに関する。   The present invention relates to a quantum key distribution system using a pair of quantum entangled photons, which enables quantum key distribution between any two terminals among a plurality of terminals, and is also different at the same time between two terminals different from the above two terminals. The present invention relates to a multi-terminal quantum key distribution system that enables encryption key sharing.

量子暗号システムは究極の秘匿通信の実現が期待でき、将来の高セキュリティー情報通信システムへの応用が期待されている。量子暗号システムによって、情報漏洩のない安全な暗号通信を実現するためには、情報の暗号化・復号化に利用する暗号鍵を盗聴者などの第三者に知られることなく送信者・受信者が共有することが可能な量子鍵配送システムが必須である。   The quantum cryptography system can be expected to realize the ultimate secret communication, and is expected to be applied to future high-security information communication systems. In order to realize secure cryptographic communication without information leakage by the quantum cryptography system, the sender / receiver is made aware of the encryption key used for encryption / decryption of information without being known to a third party such as an eavesdropper. Quantum key distribution system that can be shared is essential.

量子鍵配送システムは、物理法則に則って究極の安全性が保障された暗号鍵配送システムとして注目され、将来の情報通信システムへの応用を目指した研究開発が最近活発化している(例えば、特許文献1〜3参照)。量子鍵配送システムは、理想的には1パルスあたり1個の光子を発生する単一光子源、あるいは1パルスあたり1組の量子もつれ光子対を発生する量子もつれ光源を用いて実現される。   The quantum key distribution system is attracting attention as an encryption key distribution system that guarantees ultimate security in accordance with the laws of physics, and research and development aimed at application to future information communication systems has recently been activated (for example, patents) References 1-3). The quantum key distribution system is ideally realized by using a single photon source that generates one photon per pulse or a quantum entangled light source that generates one set of entangled photon pairs per pulse.

単一光子源を用いる場合、送信者が単一光子を発生させ、受信者がそれを単一光子検出器で受光する。あるいは、受信者が単一光子を発生させ、送信者がそれを単一光子検出器で受光する。その後、測定基底情報の交換や誤り訂正、秘匿増幅のプロセスを経て最終的な暗号鍵の共有を行う。秘匿増幅とは、盗聴者に部分的に知られたビット列を適宜捨てて短くすることで、情報理論的に安全な秘密鍵を生成する技術である。   When using a single photon source, the sender generates a single photon and the receiver receives it with a single photon detector. Alternatively, the receiver generates a single photon and the sender receives it with a single photon detector. Thereafter, the final encryption key is shared through the process of measurement base information exchange, error correction, and secret amplification. Secret amplification is a technique for generating a secret key that is secure in terms of information theory by appropriately discarding and shortening a bit string partially known to an eavesdropper.

一方、量子もつれ光源を用いる場合、送受信者がそれぞれの量子もつれ光子対となる光子の一方ずつ(それぞれをシグナル光、アイドラー光と呼ぶ)を単一光子受信器で受光することにより暗号鍵の共有を行う。   On the other hand, when using a entangled light source, the sender and receiver share the encryption key by receiving one of the photons that make up each entangled photon pair (each called signal light and idler light) with a single photon receiver. I do.

特開2012−049890号公報JP 2012-049890 A 特開2012−004955号公報JP 2012-004955 A 特開2014−086802号公報JP 2014-086802 A

ここで、暗号鍵を共有したい送受信者が複数存在する場合を想定し、これら複数の送受信者が任意の組み合わせで、しかも異なる送受信者の組が同時に暗号鍵を共有するための暗号鍵共有セッション(暗号鍵を共有するための一連の通信プロセス)を行うことを考える。   Here, assuming a case where there are a plurality of senders / receivers who want to share an encryption key, an encryption key sharing session for sharing the encryption key between these senders / receivers in an arbitrary combination and different sender / receiver simultaneously ( Consider a series of communication processes for sharing an encryption key.

単一光子発生装置を用いた量子鍵配送システムにおいて、上述のセッションを実行することは可能である。すなわち、暗号鍵を共有する送受信者は、単一光子源と単一光子検出器の両方を含んだ送受信端末を用意する。そして送受信者は、暗号鍵共有セッションごとに、単一光子発生もしくは受信のどちらかの役割を担いながら各セッションを行う。送受信者は、暗号鍵共有セッションごとに、送信者あるいは受信者のどちらかの役割を担うことになるので、単一光子源と単一光子検出器の両方を備えた送受信端末が必要となる。   In a quantum key distribution system using a single photon generator, the above-described session can be executed. That is, a sender / receiver sharing an encryption key prepares a transmission / reception terminal including both a single photon source and a single photon detector. Then, the sender / receiver performs each session while playing a role of either single photon generation or reception for each encryption key sharing session. Since the transmitter / receiver plays a role of either a sender or a receiver for each encryption key sharing session, a transmitter / receiver terminal having both a single photon source and a single photon detector is required.

しかしながら、上述の量子暗号システムにおいては、それぞれの端末が単一光子発生装置と単一光子検出器の両方を備える必要があるので、システムは高コスト化し、またそのサイズも大きなものとなる。   However, in the above-described quantum cryptography system, each terminal needs to include both a single photon generator and a single photon detector, so that the system becomes expensive and its size is large.

経済合理性にかなう実用的な量子暗号システムを実現するにあっては、単純な構成であって簡便かつ低コストで、複数の端末の任意の端末間で量子鍵配送を可能とすることが求められる。また、複数の2端末間で同時に量子鍵配送を可能とする多端末量子鍵配送システムの実現が望まれる。   In order to realize a practical quantum cryptography system that meets economic rationality, it is required to enable quantum key distribution between arbitrary terminals of a plurality of terminals with a simple configuration, simple and low cost. It is done. Also, it is desired to realize a multi-terminal quantum key distribution system that enables quantum key distribution between a plurality of two terminals at the same time.

この出願の発明者は、多端末量子鍵配送システムを2N個(Nは2以上の整数)の光アドドロップフィルタを利用して構成することに思い至った。そして、暗号鍵共有セッションで2N個の波長可変光アドドロップフィルタのドロップ波長λ1を、量子もつれ光として互いに対となるシグナル光の波長λs1〜λsN、アイドラー光の波長λi1〜λiNのいずれか一つに一致させ、かつ重複がないように設定できれば、2NのユーザのうちN組のユーザ間で、同時に量子鍵配送による暗号鍵共有が可能となることに着目した。そして、複数の端末間で同時に量子鍵配送が可能であることを確信した。 The inventor of this application has come to realize that a multi-terminal quantum key distribution system is configured by using 2N optical add / drop filters (N is an integer of 2 or more). Then, the dropped wavelength lambda 1 of the 2N tunable optical add-drop filters in the encryption key sharing session, the wavelength lambda s1 to [lambda] sN of the signal light to be mutually paired as entangled light, the wavelength lambda i1 to [lambda] iN idler light We focused on the fact that encryption keys can be shared by quantum key distribution among N pairs of 2N users at the same time if it can be set to match any one of the above and there is no duplication. We were convinced that quantum key distribution was possible between multiple terminals simultaneously.

また、アドドロップフィルタのドロップ波長をλs1〜λsN、λi1〜λiNのいずれにも任意に一致させることができれば、任意のユーザ間で暗号鍵共有が実現可能であることに思い至った。 Also, if the drop wavelength of the add / drop filter can be arbitrarily matched to any one of λ s1 to λ sN and λ i1 to λ iN , it has been thought that encryption key sharing can be realized between arbitrary users. .

従って、この発明の目的は、複数の端末の任意の2端末間で量子鍵配送が可能であって、複数の2端末間で同時に量子鍵配送を可能とする多端末量子鍵配送システムを提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a multi-terminal quantum key distribution system capable of quantum key distribution between any two terminals of a plurality of terminals and capable of simultaneous quantum key distribution between the plurality of two terminals. There is.

そこで、この発明の要旨によれば、以下の構成の多端末量子鍵配送システムが提供される。   Therefore, according to the gist of the present invention, a multi-terminal quantum key distribution system having the following configuration is provided.

この発明の第1の多端末量子鍵配送システムは、量子もつれ光源、直列型量子鍵配送伝送系、及び制御ユニットを備え、2N個の送受信端末の任意の2送受信端末間での量子鍵配送を実行し、かつ複数の2送受信端末間で同時に量子鍵配送を実行するシステムである。   A first multi-terminal quantum key distribution system of the present invention includes a quantum entangled light source, a serial quantum key distribution transmission system, and a control unit, and performs quantum key distribution between any two transmission / reception terminals of 2N transmission / reception terminals. It is a system that executes and simultaneously performs quantum key distribution between a plurality of two transmitting / receiving terminals.

量子もつれ光源は、2Nf Hz以上の光周波数領域を有する量子もつれ光子対を発生する。ここで、Nは2以上の整数であり、f bit/sは量子暗号鍵の想定最大鍵生成レートである。   The entangled light source generates a entangled photon pair having an optical frequency region of 2 Nf Hz or higher. Here, N is an integer of 2 or more, and f bit / s is an assumed maximum key generation rate of the quantum encryption key.

直列型量子鍵配送伝送系は、波長可変光アドドロップフィルタ及び量子鍵受信装置を備えた互いにドロップ波長が異なる2N個の送受信端末を含み、2N個の当該送受信端末が直列に配列されている。   The serial quantum key distribution / transmission system includes 2N transmission / reception terminals having a drop wavelength different from each other and provided with a tunable optical add / drop filter and a quantum key reception device, and 2N transmission / reception terminals are arranged in series.

各送受信端末は、波長可変光アドドロップフィルタのドロップポートからの出力光を受信して光子検出を行うと共に、量子暗号鍵を生成するための測定基底情報を発信し、かつ他の量子鍵受信装置からの測定基底情報を受信し、更に誤り訂正及び秘匿増幅機能を実行するための信号処理回路を内包する量子鍵受信装置を備えている。   Each transmitting / receiving terminal receives the output light from the drop port of the wavelength tunable optical add / drop filter, performs photon detection, transmits measurement base information for generating a quantum encryption key, and other quantum key receiving devices And a quantum key receiving device including a signal processing circuit for executing error correction and secret amplification functions.

制御ユニットは、2N個のそれぞれの送受信端末が備えている波長可変光アドドロップフィルタに対してドロップ波長の選択を行い、かつ2N個の量子鍵受信装置から出力されるそれぞれの測定基底情報を受け取り、対応する別の量子鍵受信装置へ転送し、量子鍵受信装置を備える2N個の送受信端末の任意の2送受信端末間での量子鍵配送を実行し、かつ複数の2送受信端末間で同時に量子鍵配送を実行する。   The control unit selects a drop wavelength for the tunable optical add / drop filter provided in each of the 2N transmission / reception terminals, and receives each measurement base information output from the 2N quantum key receivers. , Transfer to another corresponding quantum key receiving device, perform quantum key distribution between any two transmitting / receiving terminals of 2N transmitting / receiving terminals equipped with the quantum key receiving device, and simultaneously perform quantum Perform key distribution.

この発明の第2の多端末量子鍵配送システムは、量子もつれ光源、この量子もつれ光源の出力を受け入れて2分岐する1×2光カプラと、互いにドロップ波長が異なる2N個の双方向型送受信端末を含む閉ループ型量子鍵配送伝送系、及び制御ユニットを備え、2N個の双方向型送受信端末の任意の2双方向型送受信端末間での量子鍵配送を実行し、かつ複数の2双方向型送受信端末間で同時に量子鍵配送を実行するシステムである。   A second multi-terminal quantum key distribution system according to the present invention includes a quantum entangled light source, a 1 × 2 optical coupler that receives an output of the quantum entangled light source and branches it in two, and 2N bidirectional transmission / reception terminals having different drop wavelengths Including a closed loop quantum key distribution and transmission system including a control unit, and performs quantum key distribution between any two bidirectional bidirectional transmission / reception terminals of 2N bidirectional transmission / reception terminals, and a plurality of two bidirectional types This system performs quantum key distribution between transmitting and receiving terminals simultaneously.

量子もつれ光源は、2Nf Hz以上の光周波数領域を有する量子もつれ光子対を発生する。   The entangled light source generates a entangled photon pair having an optical frequency region of 2 Nf Hz or higher.

2N個の双方向型送受信端末のそれぞれは、第1及び第2光サーキュレータと、ドロップ波長が変更可能である第1波長可変光アドドロップフィルタ及び第1量子鍵受信装置を備える第1受光転送ブロックと、ドロップ波長が変更可能である第2波長可変光アドドロップフィルタ及び第2量子鍵受信装置を備える第2受光転送ブロックとを備えている。   Each of the 2N bidirectional transmission / reception terminals includes first and second optical circulators, a first tunable optical add / drop filter whose drop wavelength is changeable, and a first quantum key receiving device. And a second light receiving and transferring block including a second tunable optical add / drop filter whose drop wavelength can be changed and a second quantum key receiving device.

閉ループ型量子鍵配送伝送系は、1×2光カプラと2N個の双方向型送受信端末を含む閉ループとして形成されている。   The closed loop quantum key distribution transmission system is formed as a closed loop including a 1 × 2 optical coupler and 2N bidirectional transmission / reception terminals.

2N個のそれぞれの双方向型送受信端末が供える第1及び第2量子鍵受信装置は、隣接する双方向型送受信端末又は1×2光カプラからの出力光を受け入れて光子検出を行うと共に、量子暗号鍵を生成するための測定基底情報を発信し、かつ他の双方向型送受信端末からの測定基底情報を受信し、更に誤り訂正及び秘匿増幅機能を実行するための信号処理回路をそれぞれ含んでいる。   The first and second quantum key receivers provided by 2N bidirectional bidirectional transmission / reception terminals receive photons from adjacent bidirectional transmission / reception terminals or 1 × 2 optical couplers and perform photon detection. Includes signal processing circuits for transmitting measurement base information for generating an encryption key, receiving measurement base information from other bidirectional transmission / reception terminals, and further executing error correction and secret amplification functions Yes.

制御ユニットは、2N個の双方向型送受信端末がそれぞれ備える第1及び第2波長可変アドドロップフィルタのドロップ波長の選択を行い、かつ2N個の双方向型送受信端末から出力される測定基底情報を受け取り、対応する別の双方向型送受信端末へ転送し、2N個の双方向型送受信端末の任意の2双方向型送受信端末間での量子鍵配送を実行し、かつ複数の2双方向型送受信端末間で同時に量子鍵配送を実行する。   The control unit selects the drop wavelength of the first and second variable wavelength add / drop filters provided in each of the 2N bidirectional transmission / reception terminals and outputs measurement base information output from the 2N bidirectional transmission / reception terminals. Receive and transfer to another corresponding bidirectional transmission / reception terminal, perform quantum key distribution between any two bidirectional transmission / reception terminals of 2N bidirectional transmission / reception terminals, and multiple two-way transmission / reception Quantum key distribution is executed between terminals simultaneously.

この発明の第1あるいは第2の多端末量子鍵配送システムによれば、量子もつれ光源によって2Nf Hz以上の光周波数領域にわたる量子もつれ光子対が提供される。そして、第1の多端末量子鍵配送システムは、それぞれドロップ波長が異なる2N個の送受信端末が直列に接続された直列型量子鍵配送伝送系を備えている。また、第2の多端末量子鍵配送システムは、それぞれドロップ波長が異なる2N個の双方向型送受信端末を含む閉ループとして形成された閉ループ型量子鍵配送伝送系を備えている。   According to the first or second multi-terminal quantum key distribution system of the present invention, a entangled photon pair over an optical frequency region of 2 Nf Hz or more is provided by a quantum entangled light source. The first multi-terminal quantum key distribution system includes a serial quantum key distribution transmission system in which 2N transmission / reception terminals having different drop wavelengths are connected in series. The second multi-terminal quantum key distribution system includes a closed-loop quantum key distribution transmission system formed as a closed loop including 2N bidirectional transmission / reception terminals each having a different drop wavelength.

そして、波長可変光アドドロップフィルタ(第2の多端末量子鍵配送システムにあっては第1及び第2波長可変光アドドロップフィルタ)のドロップ波長は変更可能であるから、第1あるいは第2の多端末量子鍵配送システムでは、同一の暗号鍵共有セッションで、2N個の端末(送受信端末あるいは双方向型送受信端末)のそれぞれのドロップ波長λ1を、シグナル光の波長λs1〜λsN、アイドラー光の波長λi1〜λiNのいずれかに一致し、かつ重複がないように設定できる。したがって、2Nのユーザのうち任意のN組のユーザ間で、同時に量子鍵配送による暗号鍵共有が可能となる。 Since the drop wavelength of the tunable optical add / drop filter (the first and second tunable optical add / drop filters in the second multi-terminal quantum key distribution system) can be changed, the first or second In the multi-terminal quantum key distribution system, the drop wavelength λ 1 of each of 2N terminals (transmission / reception terminals or bidirectional transmission / reception terminals) is changed to the signal light wavelengths λ s1 to λ sN and idler in the same encryption key sharing session. It can be set so as to coincide with any of the wavelengths λ i1 to λ iN of light and not overlap. Accordingly, encryption keys can be shared by quantum key distribution among any N sets of 2N users at the same time.

すなわち、この発明の第1あるいは第2の多端末量子鍵配送システムによれば、量子もつれ光源から出力された量子もつれ光子対は、2N個の量子鍵受信装置(第2の多端末量子鍵配送システムにあっては双方向型量子鍵受信装置)に送信され、量子もつれ光を受信した量子鍵受信装置を含んだ送受信端末を有するユーザが、量子暗号鍵を共有する送受信者となる。また、量子鍵受信装置が備える信号処理回路によって、他の量子鍵受信装置から送られてくる測定基底情報を受信して、かつ測定基底情報を他の量子鍵受信装置に送り、また送受信者の測定基底が合致している時間情報を判別して他の量子鍵受信装置に送り、測定基底が合致している時間に観測した光子のビットのみを残して篩鍵(Sifted key)を生成する鍵蒸留プロセスが実行される。そして、制御ユニットによって、量子鍵受信装置のそれぞれにおける鍵蒸留プロセスが制御され、同時量子鍵配送が実現される。   That is, according to the first or second multi-terminal quantum key distribution system of the present invention, the entangled photon pairs output from the quantum entangled light source are 2N quantum key receivers (second multi-terminal quantum key distribution). In the system, a user having a transmission / reception terminal including a quantum key reception device that has been transmitted to a bidirectional quantum key reception device and received quantum entangled light is a transmitter / receiver that shares the quantum encryption key. The signal processing circuit included in the quantum key receiving device receives measurement base information sent from another quantum key receiving device, and sends the measurement base information to the other quantum key receiving device. Key that generates time-matched measurement information, sends it to other quantum key receivers, and generates a sifted key (Sifted key) leaving only the photon bits observed at the time when the measurement basis matches A distillation process is performed. The control unit controls the key distillation process in each of the quantum key receiving devices, thereby realizing simultaneous quantum key distribution.

この発明の第1の多端末量子鍵配送システムでは、2N個の送受信端末が直列に接続された直列型量子鍵配送伝送系が採用されえているので、送受信端末間を接続する光伝送路の一部に破損や切断等が生じると、それ以降の送受信端末には量子もつれ光は到達せず量子鍵配送は実行できない。そこで、第2の多端末量子鍵配送システムでは、構成が複雑になるが、2N個の送受信端末を閉ループ状に接続した閉ループ型量子鍵配送伝送系を採用している。これによって、送受信端末間を接続する光伝送路の一部に破損や切断等が生じ右回りの量子鍵配送は実行できない場合であっても、左回りの量子鍵配送が実行可能とされている。   In the first multi-terminal quantum key distribution system of the present invention, a serial quantum key distribution transmission system in which 2N transmission / reception terminals are connected in series can be adopted. If the part is damaged or disconnected, the entangled light does not reach the subsequent transmitting and receiving terminals, and quantum key distribution cannot be performed. Thus, although the configuration of the second multi-terminal quantum key distribution system is complicated, a closed-loop quantum key distribution transmission system in which 2N transmission / reception terminals are connected in a closed loop is employed. As a result, counterclockwise quantum key distribution can be performed even when part of the optical transmission line connecting the transmitting and receiving terminals is damaged or disconnected and clockwise quantum key distribution cannot be performed. .

この発明の第1の多端末量子鍵配送システムの基本構成を概略的に示すブロック構成図である。1 is a block configuration diagram schematically showing a basic configuration of a first multi-terminal quantum key distribution system according to the present invention. FIG. 波長可変光アドドロップフィルタ(第2の多端末量子鍵配送システムにあっては第1及び第2波長可変光アドドロップフィルタ)の動作の説明に供する図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of a wavelength tunable optical add / drop filter (first and second wavelength tunable optical add / drop filters in the second multi-terminal quantum key distribution system). 自然パラメトリック下方変換(SPDC)を利用する量子もつれ光源の基本構成を概略的に示すブロック構成図である。It is a block block diagram which shows roughly the basic composition of the quantum entangled light source using natural parametric down conversion (SPDC). 波長可変光アドドロップフィルタ(第2の多端末量子鍵配送システムにあっては第1及び第2波長可変光アドドロップフィルタ)の構成例を示す概略的構成図であり、(A)は光バンドパスフィルタを利用して構成する例を示し、(B)は光サーキュレータとブラッグ反射鏡を利用して構成する例を示している。It is a schematic block diagram which shows the structural example of a wavelength variable optical add / drop filter (In the 2nd multi-terminal quantum key distribution system, the 1st and 2nd wavelength variable optical add / drop filter), (A) is an optical band. An example of configuration using a pass filter is shown, and (B) shows an example of configuration using an optical circulator and a Bragg reflector. 量子鍵受信装置(第2の多端末量子鍵配送システムにあっては双方向型量子鍵受信装置)の基本構成を概略的に示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram schematically showing a basic configuration of a quantum key receiving device (a bidirectional quantum key receiving device in the second multi-terminal quantum key distribution system). この発明の第2の多端末量子鍵配送システムの基本構成を概略的に示すブロック構成図である。FIG. 5 is a block configuration diagram schematically showing a basic configuration of a second multi-terminal quantum key distribution system of the present invention. この発明の第2の多端末量子鍵配送システムの双方向型送受信端末の基本構成を概略的に示す構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram schematically showing a basic configuration of a bidirectional transmission / reception terminal of a second multi-terminal quantum key distribution system according to the present invention.

以下、図1〜図7を参照してこの発明の実施形態につき説明する。以下の説明において、特定の素子及び動作条件などを取り上げることがあるが、これら素子及び動作条件は好適例の一つに過ぎず、したがって、何らこれらに限定されない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. In the following description, specific elements and operating conditions may be taken up. However, these elements and operating conditions are only one of preferred examples, and thus are not limited to these.

<第1の多端末量子鍵配送システムの基本構成>
図1を参照してこの発明の第1の多端末量子鍵配送システムの基本構成について説明する。第1の多端末量子鍵配送システムは、量子もつれ光源1、直列型量子鍵配送伝送系20、及び制御ユニット4を備えている。
<Basic configuration of the first multi-terminal quantum key distribution system>
The basic configuration of the first multi-terminal quantum key distribution system of the present invention will be described with reference to FIG. The first multi-terminal quantum key distribution system includes a quantum entangled light source 1, a serial quantum key distribution transmission system 20, and a control unit 4.

量子もつれ光源1は、量子もつれ光子対を発生する。この光子対の光周波数帯域は、生成する量子暗号鍵の想定最大鍵生成レートをf bit/s、量子暗号鍵を共有する端末数を2Nとすれば、2Nf Hz以上である。ここで、1対1通信で同時に通信可能とする、2N個の端末から2端末を選んで形成される2端末間接続の組は全部でN組であり、このN組で暗号鍵共有セッションを実行することができる。   The entangled light source 1 generates a entangled photon pair. The optical frequency band of this photon pair is 2Nf Hz or more, assuming that the assumed maximum key generation rate of the generated quantum encryption key is f bit / s and the number of terminals sharing the quantum encryption key is 2N. Here, there are a total of N sets of connections between two terminals formed by selecting 2 terminals from 2N terminals, which enables simultaneous communication by one-to-one communication. Can be executed.

量子暗号鍵の想定最大鍵生成レートとは、量子もつれ光子対を生成するために利用される励起光パルス光源(図示を省略してある)の繰り返し周波数と、光子を受信する単一光子検出器に係る周期的ゲートの繰り返し周波数とのいずれか小さい方の値を意味する。これはすなわち、量子もつれ光をなんら損失なく全て単一光子検出器で検出できた場合の光子の検出レートを1パルス当たりの平均光子数で除した値に相当する。   The assumed maximum key generation rate of the quantum encryption key is the repetition frequency of the excitation light pulse light source (not shown) used to generate the entangled photon pair and the single photon detector that receives the photons. Means the smaller value of the repetition frequency of the periodic gate according to the above. In other words, this corresponds to a value obtained by dividing the photon detection rate by the average number of photons per pulse when all the entangled light can be detected by the single photon detector without any loss.

直列型量子鍵配送伝送系20は2N個の送受信端末20-1〜20-2Nを含み、送受信端末20-1は波長可変光アドドロップフィルタA1及び量子鍵受信装置B1を備え、送受信端末20-2は波長可変光アドドロップフィルタA2及び量子鍵受信装置B2を備え、以下同様に送受信端末20-2Nは波長可変光アドドロップフィルタA2N及び量子鍵受信装置B2Nを備えている。そして、直列型量子鍵配送伝送系20は、量子もつれ光を伝搬させる光伝送路(量子チャンネル2)によって、1番目の送受信端末20-1の波長可変光アドドロップフィルタA1のスルーポートと2番目の送受信端末20-2の波長可変光アドドロップフィルタA2の入力ポートを接続し、2番目の送受信端末20-2の波長可変光アドドロップフィルタA2のスルーポートと3番目の送受信端末20-3の波長可変光アドドロップフィルタA3の入力ポートを接続し、順次、光学的に(2N-1)番目の送受信端末2N-1の波長可変光アドドロップフィルタA2N-1のスルーポートと2N番目の送受信端末20-2Nの波長可変光アドドロップフィルタA2Nの入力ポートを接続して、1番目の送受信端末20-1から2N番目の送受信端末20-2Nまでを量子もつれ光が伝搬する光伝送路によって直列に接続されて形成されている。量子もつれ光源1から出力される量子もつれ光は1番目の送受信端末20-1の波長可変光アドドロップフィルタA1の入力ポートに入力される。 Tandem quantum key distribution transmission system 20 includes 2N number of the transmitting and receiving terminals 20-1~20-2N, transmitting and receiving terminals 20-1 includes a wavelength tunable optical add-drop filters A 1 and the quantum key receiving device B 1, the transmitting and receiving terminals 20-2 includes a tunable optical add / drop filter A 2 and a quantum key receiving device B 2 , and similarly, the transmitting / receiving terminal 20-2N includes a tunable optical add / drop filter A 2N and a quantum key receiving device B 2N . . The serial quantum key distribution transmission system 20 is connected to the through port of the wavelength tunable optical add / drop filter A 1 of the first transmission / reception terminal 20-1 by the optical transmission path (quantum channel 2) for propagating the entangled light. The input port of the tunable optical add / drop filter A 2 of the second transmitting / receiving terminal 20-2 is connected, and the through port of the tunable optical add / drop filter A 2 of the second transmitting / receiving terminal 20-2 and the third transmitting / receiving terminal 20 are connected. -3 wavelength tunable optical add / drop filter A 3 input port, and sequentially through the optically (2N-1) th tunable optical add / drop filter A 2N-1 through port of the 2N-1 transceiver terminal 2N-1 Quantum entangled light propagates from the first transmitting / receiving terminal 20-1 to the 2Nth transmitting / receiving terminal 20-2N by connecting the input port of the tunable optical add / drop filter A 2N of the 2N transmitting / receiving terminal 20-2N Formed in series connected by optical transmission line The The entangled light output from the entangled light source 1 is input to the input port of the wavelength tunable optical add / drop filter A 1 of the first transmitting / receiving terminal 20-1.

各量子鍵受信装置では、それぞれの量子鍵受信装置が内包する信号処理回路によって、波長可変光アドドロップフィルタのドロップポートからの出力光を受け入れて光子検出を行うと共に、量子暗号鍵を生成するための測定基底情報を発信し、かつ他の量子鍵受信装置からの測定基底情報を受信し、更に誤り訂正及び秘匿増幅機能が実行される。   In each quantum key receiving device, the signal processing circuit included in each quantum key receiving device accepts the output light from the drop port of the wavelength tunable optical add / drop filter, performs photon detection, and generates a quantum encryption key. The measurement base information is transmitted and the measurement base information from another quantum key receiving apparatus is received, and the error correction and the secret amplification function are executed.

制御ユニット4は、2N個のそれぞれの送受信端末が備えている波長可変光アドドロップフィルタに対してドロップ波長の選択を行い、かつ2N個の量子鍵受信装置から出力されるそれぞれの測定基底情報を受け取り、対応する別の量子鍵受信装置へ転送し、量子鍵受信装置を備える2N個の送受信端末の任意の2送受信端末間での量子鍵配送を実行し、かつ複数の2送受信端末間で同時に量子鍵配送を実行する。   The control unit 4 selects a drop wavelength for the tunable optical add / drop filter provided in each of the 2N transmission / reception terminals, and obtains each measurement base information output from the 2N quantum key receivers. Receive, transfer to another corresponding quantum key receiving device, perform quantum key distribution between any two transmitting / receiving terminals of 2N transmitting / receiving terminals equipped with the quantum key receiving device, and simultaneously between a plurality of two transmitting / receiving terminals Perform quantum key distribution.

量子もつれ光源1から出力される量子もつれ光は、二次非線形光デバイスにおける自然パラメトリック下方変換(Spontaneous Parametric Down Conversion、以下SPDCと略することもある)により発生させるものとする。量子もつれ光源1から出力される量子もつれ光の光スペクトル特性は、図1中で横軸を波長軸として模式的に曲線100として示されている。   It is assumed that the entangled light output from the entangled light source 1 is generated by spontaneous parametric down conversion (hereinafter sometimes abbreviated as SPDC) in a second-order nonlinear optical device. The optical spectrum characteristic of the entangled light output from the entangled light source 1 is schematically shown as a curve 100 in FIG. 1 with the horizontal axis as the wavelength axis.

いま、SPDC過程における励起光の波長をλpとすると、量子もつれ光の光スペクトルは波長2λpに対して対称に生じる。励起光の光周波数(c/λp、ここでcは光速)に対して対称な光周波数成分がSPDC過程によって同時生成された相関光子対で、量子もつれ光の元になる光成分である。ここでは便宜上、2λpより長波長側の波長領域をアイドラー光領域、2λpより短波長側の波長領域をシグナル光領域と呼ぶこととする。 Now, if the wavelength of the pumping light in the SPDC process is λ p , the optical spectrum of the entangled light is generated symmetrically with respect to the wavelength 2λ p . An optical frequency component symmetric with respect to the optical frequency of the excitation light (c / λ p , where c is the speed of light) is a correlated photon pair generated simultaneously by the SPDC process, and is an optical component that is the source of quantum entangled light. Here, for convenience, it is assumed that the idler light region wavelength region on the longer wavelength side than 2 [lambda] p, a wavelength region of shorter wavelength side than 2 [lambda] p is referred to as a signal light region.

シグナル光領域中のある波長成分λskとアイドラー光領域中のある波長成分λik(ただし、k=1, 2, 3,…,2N)がSPDCによって同時に生じた光子対である場合、エネルギー保存則によって以下の式(1)の関係式を満たす。
1/λsk+1/λik=1/λp (1)
式(1)を光周波数によって表現すれば、次式(2)となる。
fsk+fik=fp (2)
そして、上記式(1)を満足するシグナル光の波長、アイドラー光の波長の組み合わせ(λsk、λik)として、それぞれ波長が異なるN個の組み合わせ(λs1、λi1)〜(λsN、λiN)が量子もつれ光源1によって提供できるものとする。そしてこれら2N個の波長のうち、最も短波長側の波長をλmin、最も長波長側の波長をλmaxとしたとき、それらの光周波数の差は2Nf以下であるとする。すなわち、次式(3)
c/λmin+c/λamx≦ 2Nf (3)
が満たされるものとする。
Energy conservation when a wavelength component λ sk in the signal light region and a wavelength component λ ik in the idler light region (where k = 1, 2, 3,…, 2N) are photon pairs generated simultaneously by SPDC The following equation (1) is satisfied by the rule.
1 / λ sk + 1 / λ ik = 1 / λ p (1)
If the expression (1) is expressed by the optical frequency, the following expression (2) is obtained.
f sk + f ik = f p (2)
Then, as combinations of the wavelength of the signal light and the wavelength of the idler light (λ sk , λ ik ) satisfying the above formula (1), N combinations (λ s1 , λ i1 ) to (λ sN , λ iN ) can be provided by the entangled light source 1. Of these 2N wavelengths, when the wavelength on the shortest wavelength side is λ min and the wavelength on the longest wavelength side is λ max , the difference between the optical frequencies is 2Nf or less. That is, the following equation (3)
c / λ min + c / λ amx ≦ 2Nf (3)
Shall be satisfied.

次に、ドロップ波長が可変な波長可変光アドドロップフィルタA1〜A2Nの動作について図2を参照して説明する。例えば、波長可変光アドドロップフィルタA1は、図2に示すように、入力光成分のうち、ドロップ波長成分λ1近傍の光波長成分のみをドロップポートに出力し、それ以外の波長成分はスルーポートへと出力する。ドロップポートへ出力される光の周波数帯域は、f Hz以上とする。図2では、入力光成分の光スペクトル100、及びドロップポートから出力されるドロップ光の光スペクトル200、並びにスルーポートから出力されるスルー光の光スペクトル300の概略的形状を、挿入図面を用いて模式的に、横軸に波長をとって示してある。 Next, the operation of the wavelength tunable optical add / drop filters A 1 to A 2N with variable drop wavelengths will be described with reference to FIG. For example, as shown in FIG. 2, the tunable optical add / drop filter A 1 outputs only the optical wavelength component in the vicinity of the drop wavelength component λ 1 among the input light components to the drop port, and the other wavelength components pass through. Output to port. The frequency band of light output to the drop port shall be at least f Hz. In FIG. 2, the schematic shapes of the optical spectrum 100 of the input light component, the optical spectrum 200 of the drop light output from the drop port, and the optical spectrum 300 of the through light output from the through port are illustrated using an insertion drawing. Schematically, the horizontal axis indicates the wavelength.

そして、ドロップ波長λ1は、上記のシグナル光の波長λs1〜λsN、アイドラー光の波長λi1〜λiNのいずれか一つに一致し、かついずれの一つにも任意に一致させることができるものとする。また、一回の暗号鍵共有セッション毎に、これら2N個の波長可変光アドドロップフィルタのドロップ波長は、いずれも異なる値をとるものとする。 The drop wavelength λ 1 matches any one of the above-described signal light wavelengths λ s1 to λ sN and idler light wavelengths λ i1 to λ iN , and arbitrarily matches any one of them. Shall be able to. Also, it is assumed that the drop wavelengths of these 2N wavelength tunable optical add / drop filters have different values for each encryption key sharing session.

これら2N個の波長可変光アドドロップフィルタを、それぞれの入力ポートとスルーポートを自由空間、光ファイバなどを介して順次光学的に接続していくことで、量子鍵配送プロセスにおいて量子もつれ光を伝搬する量子鍵配送伝送系が量子チャンネル2を介して形成される。すなわち、2N個の送受信端末20-1〜20-2Nは光ファイバなどを介して順次光学的に接続されて直列型量子鍵配送伝送系20を形成している。   These 2N wavelength tunable optical add / drop filters are optically connected to each input port and through port sequentially through free space, optical fiber, etc., so that quantum entangled light propagates in the quantum key distribution process. A quantum key distribution transmission system is formed through the quantum channel 2. That is, 2N transmission / reception terminals 20-1 to 20-2N are sequentially optically connected via an optical fiber or the like to form a serial quantum key distribution transmission system 20.

波長可変光アドドロップフィルタA1〜A2Nのそれぞれのドロップポートからの出力は、それぞれ対応する単一光子検出器を含む量子鍵受信装置B1〜B2Nに結合されている。また量子鍵受信装置B1〜B2Nは、古典チャンネル3を介して制御ユニット4に結合されている。制御ユニット4は、波長可変光アドドロップフィルタA1〜A2Nのそれぞれのドロップ波長の切り替え動作や、また、量子鍵受信装置B1〜B2Nにおける測定基底情報の取得・交換やその後の誤り訂正プロセスなどを実行する。 Outputs from the drop ports of the tunable optical add / drop filters A 1 to A 2N are coupled to quantum key receivers B 1 to B 2N each including a corresponding single photon detector. The quantum key receiving devices B 1 to B 2N are coupled to the control unit 4 via the classical channel 3. The control unit 4 switches the drop wavelength of each of the wavelength tunable optical add / drop filters A 1 to A 2N , acquires and exchanges measurement base information in the quantum key receivers B 1 to B 2N , and then corrects errors. Execute processes and so on.

ここで、量子チャンネルとは、量子状態の伝送を目的としない古典的な情報転送の経路を古典チャンネルと呼ぶのに対して、量子もつれという量子状態を伝送する伝送経路を区別するための用語である。すなわち、量子チャンネルとは、量子もつれの効果を利用して離れた場所に量子的に情報を送る伝送経路を意味する。古典チャンネルを伝搬する情報は途中で盗聴されてもそれによって情報が破損され失われることはない。これに対して、量子もつれ光は量子チャンネルのどこかで観測(盗聴)されると量子もつれ関係にある2光子間(シグナル光子とアイドラー光子間)のEPR(Einstein-Podolsky-Rosen)相関が消失し、量子もつれという量子状態が破損され情報が失われる。   Here, a quantum channel is a term for distinguishing transmission paths that transmit quantum states called quantum entanglement, whereas classical information transfer paths that are not intended for transmission of quantum states are called classical channels. is there. That is, the quantum channel means a transmission path that sends information to a distant place using the effect of quantum entanglement. Even if the information propagating through the classical channel is intercepted on the way, the information is not damaged and lost. On the other hand, when entangled light is observed (wiretapped) somewhere in the quantum channel, EPR (Einstein-Podolsky-Rosen) correlation between two photons (between signal photon and idler photon) in the entangled relationship disappears. However, the quantum state of quantum entanglement is damaged and information is lost.

<第1の多端末量子鍵配送システムの動作原理>
一般にSPDC過程は広い光スペクトルを有することが知られている。一例として、長さ6cmの周期分極反転リチウム・ナイオベイト導波路からは、1550nm帯で波長領域にして60nm程度のSPDC光が生成されることが、この発明の発明者らの研究によって明らかとなっている(非特許文献1:S. Arahira, N. Namekata, T. Kishimoto, H. Yaegashi, and S. Inoue, “Generation of polarization entangled photon pairs at telecommunication wavelength using cascaded χ(2) processes in a periodically poled LiNbO3 ridge waveguide”, Optics express vol. 19, No. 17, pp. 16032-16043, 2011を参照)。
<Operation principle of the first multi-terminal quantum key distribution system>
In general, the SPDC process is known to have a wide optical spectrum. As an example, it has become clear from the research of the inventors of the present invention that SPDC light of about 60 nm in the wavelength region in the 1550 nm band is generated from a 6 cm long periodically poled lithium niobate waveguide. (Non-Patent Document 1: S. Arahira, N. Namekata, T. Kishimoto, H. Yaegashi, and S. Inoue, “Generation of polarization entangled photon pairs at telecommunication wavelength using cascaded χ (2) processes in a periodically poled LiNbO 3 ridge waveguide ”, Optics express vol. 19, No. 17, pp. 16032-16043, 2011).

ここで、量子もつれ光源1から出力される出力光の光スペクトルを0.4 nm毎に刻み、それぞれの波長を上記のシグナル光の波長λs1〜λsN、アイドラー光の波長λi1〜λiNに相当させることを想定すると、この光源を用いてN=60/0.4/2=75組程度のユーザを収納することが可能である。ここで、0.4 nm毎の刻みは一般的な波長分割多重(WDM:Wavelength Division Multiplexing)光通信の波長グリッドである。 Here, increments the optical spectrum of the output light output from the entangled light source 1 every 0.4 nm, corresponding to each wavelength a wavelength lambda s1 to [lambda] sN of the signal light, the wavelength lambda i1 to [lambda] iN idler light It is possible to store about N = 60 / 0.4 / 2 = 75 users using this light source. Here, the increment of 0.4 nm is a wavelength grid for general wavelength division multiplexing (WDM) optical communication.

SPDC過程を利用する量子もつれ光源1は、例えば、図3に示すように形成できる。図3に示す量子もつれ光源は、偏光量子もつれ光子対を発生させる光源であって、WDMフィルタ504、偏波分離合成回路501、周期分極反転リチウム・ナイオベイト導波路を利用した二次非線形光学媒体502、90度偏波面回転及び光位相調整部503、及びローパス光フィルタ505を備え、偏波分離合成回路501、二次非線形光学媒体502、90度偏波面回転及び光位相調整部503からサニャック型光干渉計を構成することによって形成される(特許文献1、及び非特許文献2:H. C. Lim, A. Yoshizawa, H. Tsuchida, and K. Kikuchi, "Stable source of high quality telecom-band polarization-entangled photon-pairs based on a single, pulse-pumped, short PPLN waveguide," Optics Express, vol. 16, No. 17, pp. 12460-12468, 2008を参照)。   The quantum entangled light source 1 using the SPDC process can be formed as shown in FIG. 3, for example. The quantum entangled light source shown in FIG. 3 is a light source for generating a polarization entangled photon pair, and a second-order nonlinear optical medium 502 using a WDM filter 504, a polarization separation / combination circuit 501, and a periodically poled lithium niobate waveguide. , 90-degree polarization plane rotation and optical phase adjustment unit 503, and low-pass optical filter 505, polarization separation and synthesis circuit 501, second-order nonlinear optical medium 502, 90-degree polarization plane rotation and optical phase adjustment unit 503 from Sagnac type light It is formed by constructing an interferometer (Patent Document 1 and Non-Patent Document 2: HC Lim, A. Yoshizawa, H. Tsuchida, and K. Kikuchi, "Stable source of high quality telecom-band polarization-entangled photon -pairs based on a single, pulse-pumped, short PPLN waveguide, "Optics Express, vol. 16, No. 17, pp. 12460-12468, 2008).

波長λpの入力励起光は、WDMフィルタ504を通過して、45度偏光の励起光となり、偏波分離合成回路501に入力される。偏波分離合成回路501で45度偏光の励起光は、サニャック型光干渉計を右回りするp偏光と左回りするs偏光に分岐されてそれぞれサニャック型光干渉計を周回する。二次非線形光学媒体502で発生したシグナル光とアイドラー光は、WDMフィルタ504で反射されてローパス光フィルタ505で波長λpの入力励起光が除去されて、シグナル光とアイドラー光が量子もつれ光として出力される。 The input pump light having the wavelength λ p passes through the WDM filter 504, becomes 45-degree polarized light, and is input to the polarization beam splitting / combining circuit 501. In the polarization separation / combination circuit 501, the 45-degree polarized excitation light is branched into p-polarized light that rotates clockwise and s-polarized light that rotates counterclockwise through the Sagnac optical interferometer, and circulates around the Sagnac optical interferometer. The signal light and idler light generated by the second-order nonlinear optical medium 502 are reflected by the WDM filter 504, and the input excitation light having the wavelength λ p is removed by the low-pass optical filter 505, so that the signal light and idler light are converted into quantum entangled light. Is output.

この量子もつれ光源1からの量子もつれ光子対を、波長可変光アドドロップフィルタ(A1、A2、…、A2N)を順次通過させる。ここで仮に、波長可変光アドドロップフィルタA1のドロップ波長をλs1に設定したとする。このとき、ドロップポートに接続される量子鍵受信装置B1に含まれる単一光子検出器は、量子もつれ光のうち波長λs1の成分のみを受光することになる。 The entangled photon pairs from the entangled light source 1 are sequentially passed through wavelength tunable optical add / drop filters (A 1 , A 2 ,..., A 2N ). Here, it is assumed that the drop wavelength of the wavelength tunable optical add / drop filter A 1 is set to λ s1 . At this time, the single photon detector included in the quantum key receiving device B 1 connected to the drop port receives only the component of the wavelength λ s1 in the quantum entangled light.

一方、波長可変光アドドロップフィルタA1のスルーポートから出力されるその他の波長成分は、順次、波長可変光アドドロップフィルタ(A2、A3、…A2N)へと送られる。そして、それぞれのドロップ波長と一致する波長成分はドロップポートへと出力され、それぞれ接続されている量子鍵受信装置によって受光される。 On the other hand, the other wavelength components output from the through port of the wavelength tunable optical add / drop filter A 1 are sequentially sent to the wavelength tunable optical add / drop filters (A 2 , A 3 ,... A 2N ). Then, the wavelength components that match the respective drop wavelengths are output to the drop port and received by the quantum key receivers connected thereto.

2N個の波長可変光アドドロップフィルタは、それぞれドロップ波長が異なるため、シグナル光の波長λs1〜λsN、アイドラー光の波長λi1〜λiNの波長成分は、それぞれ量子鍵受信装置B1、B2、…、B2Nのいずれか一つの量子鍵受信装置で受信され、重複することはない。 Since the 2N wavelength tunable optical add / drop filters have different drop wavelengths, the wavelength components of the signal light λ s1 to λ sN and the idler wavelengths λ i1 to λ iN are respectively the quantum key receiving device B 1 , B 2 ,..., B 2N are received by any one of the quantum key receiving apparatuses, and do not overlap.

ここで仮に、波長可変光アドドロップフィルタA4のドロップ波長をλi1に設定したとする。このとき、ドロップポートに接続される量子鍵受信装置B4に含まれる単一光子検出器は、波長λi1の成分のみを受光する。 Here, it is assumed that the drop wavelength of the wavelength tunable optical add / drop filter A 4 is set to λ i1 . At this time, the single photon detector included in the quantum key receiving device B 4 connected to the drop port receives only the component of the wavelength λ i1 .

そして、このとき、量子鍵受信装置B1が受光した波長成分と量子鍵受信装置B4が受光した波長成分は、式(1)の関係を満たし、すなわちこの両者は量子もつれ状態にある光子対のそれぞれ一方を受信したことになる。その結果、量子鍵受信装置B1を有するユーザと量子鍵受信装置B4を有するユーザは、既知の量子鍵配送のプロトコルに従い、測定基底情報の取得・交換やその後の誤り訂正プロセスなどを実行することで暗号鍵共有が可能となる。 At this time, the wavelength component received by the quantum key receiving device B 1 and the wavelength component received by the quantum key receiving device B 4 satisfy the relationship of Equation (1), that is, the photon pair in the quantum entangled state. Each one of them has been received. As a result, the user having the quantum key receiving device B 1 and the user having the quantum key receiving device B 4 execute measurement base information acquisition / exchange, a subsequent error correction process, and the like according to a known quantum key distribution protocol. This makes it possible to share encryption keys.

一方、仮に、同じ暗号鍵共有セッションで、波長可変光アドドロップフィルタA2のドロップ波長をλi4に設定し、波長可変光アドドロップフィルタA6のドロップ波長をλs4に設定したとする。この時、両者の波長成分はやはり式(1)の関係を満たすため、この両者は量子もつれ状態にある光子対のそれぞれ一方を受信したことになり、結果、量子鍵受信装置B2を有するユーザと量子鍵受信装置B6を有するユーザは暗号鍵共有が可能となる。 On the other hand, suppose that in the same encryption key sharing session, the drop wavelength of the tunable optical add / drop filter A 2 is set to λ i4 and the drop wavelength of the tunable optical add / drop filter A 6 is set to λ s4 . At this time, since the wavelength components of both satisfy the relationship of equation (1), both of them received one of the photon pairs in the quantum entangled state, and as a result, the user having the quantum key receiving device B 2 And the user having the quantum key receiving device B 6 can share the encryption key.

以上の考察から、同一の暗号鍵共有セッションで、2N個の波長可変光アドドロップフィルタのドロップ波長λ1を、上記のシグナル光の波長λs1〜λsN、アイドラー光の波長λi1〜λiNのいずれか一つに一致し、かつ重複がないように設定できれば、2NのユーザのうちN組のユーザ間で、同時に量子鍵配送による暗号鍵共有が可能であることがわかる。そして上述した一例でいえば、例えば、量子鍵受信装置B1と量子鍵受信装置B6を持つユーザ間の暗号鍵共有セッションでは、受光する光の波長が式(1)の関係をみたさないため、量子もつれ状態にある光子対のそれぞれ一方を受信したことにならず、暗号鍵共有は不可能となる。すなわち、N組のユーザはそれぞれ相関のない、安全な暗号鍵共有を同時に実行できることになる。 From the above consideration, the same encryption key sharing session, 2N number of the dropped wavelength lambda 1 of the tunable optical add-drop filter, the wavelength lambda s1 to [lambda] sN of the signal light, the wavelength lambda i1 to [lambda] iN idler light If it can be set so as to match any one of the above and there is no duplication, it can be understood that encryption key sharing by quantum key distribution can be simultaneously performed among N sets of 2N users. And in the example mentioned above, for example, in the encryption key sharing session between the users having the quantum key receiving device B 1 and the quantum key receiving device B 6 , the wavelength of the received light does not satisfy the relationship of equation (1) In this case, one of the photon pairs in the quantum entangled state is not received, and encryption key sharing becomes impossible. That is, the N sets of users can simultaneously perform secure encryption key sharing without correlation.

また波長可変光アドドロップフィルタのドロップ波長が可変であり、ドロップ波長をλs1〜λsN、λi1〜λiNのいずれにも任意に一致させることができれば、任意の量子鍵受信装置の組み合わせ、すなわち任意のユーザの組み合わせで暗号鍵共有が可能となる。 If the drop wavelength of the wavelength tunable optical add / drop filter is variable and the drop wavelength can be arbitrarily matched to any of λ s1 to λ sN and λ i1 to λ iN , any combination of quantum key receiving devices, That is, the encryption key can be shared by any combination of users.

図4を参照して、上述の波長可変光アドドロップフィルタA1〜A2Nの構成例を説明する。 A configuration example of the above-described wavelength tunable optical add / drop filters A 1 to A 2N will be described with reference to FIG.

図4(A)に示す波長可変光アドドロップフィルタは、誘電体多層膜フィルタで構成される光バンドパスフィルタ5を用いた構成である。誘電体多層膜フィルタの透過光出力をスルー光として出力させ、反射光出力をドロップ光として出力させることで、本発明で所望とする光アドドロップ機能が実現できる。そしてたとえば、誘電体多層膜フィルタの透過角度を変化させることで、透過波長を変化させることができるので、本発明で所望とする波長可変性を実現できる。   The wavelength tunable optical add / drop filter shown in FIG. 4A has a configuration using an optical bandpass filter 5 formed of a dielectric multilayer filter. By outputting the transmitted light output of the dielectric multilayer filter as through light and outputting the reflected light output as drop light, the optical add / drop function desired in the present invention can be realized. For example, since the transmission wavelength can be changed by changing the transmission angle of the dielectric multilayer filter, the wavelength tunability desired in the present invention can be realized.

また図4(B)に示す波長可変光アドドロップフィルタは、光サーキュレータ6と波長可変ブラッグ反射鏡7を利用した構成である。光サーキュレータ6の第1ポート6-1に入力された光は第2ポート6-2から出力され、第2ポート6-2に入力された光は第3ポート6-3から出力されるものとする。第2ポート6-2には波長可変ブラッグ反射鏡7が接続されている。光サーキュレータ6の第2ポート6-2から出力された光のうち、波長可変ブラッグ反射鏡7のブラッグ波長と一致した波長成分はブラッグ反射され再度第2ポート6-2に入力される。そしてこの波長成分は光サーキュレータ6の第3ポート6-3に出力される。一方、ブラッグ波長以外の成分は波長可変ブラッグ反射鏡7を透過して出力される。従って、光サーキュレータ6の第3ポート6-3をドロップポート、波長可変ブラッグ反射鏡7の透過光の出力ポートをスルーポートとして利用することができる。   The wavelength tunable optical add / drop filter shown in FIG. 4B has a configuration using an optical circulator 6 and a wavelength tunable Bragg reflector 7. The light input to the first port 6-1 of the optical circulator 6 is output from the second port 6-2, and the light input to the second port 6-2 is output from the third port 6-3. To do. A wavelength tunable Bragg reflector 7 is connected to the second port 6-2. Of the light output from the second port 6-2 of the optical circulator 6, the wavelength component that matches the Bragg wavelength of the wavelength tunable Bragg reflector 7 is Bragg-reflected and input to the second port 6-2 again. This wavelength component is output to the third port 6-3 of the optical circulator 6. On the other hand, components other than the Bragg wavelength are transmitted through the wavelength variable Bragg reflector 7 and output. Therefore, the third port 6-3 of the optical circulator 6 can be used as a drop port, and the output port of the transmitted light of the wavelength variable Bragg reflector 7 can be used as a through port.

このような波長可変ブラッグ反射鏡7としては、ファイバグレーティングや、ガラス導波路や半導体導波路上に形成された回折格子等を利用できる。例えばマイクロヒータによる加熱や、また電流・電圧印加による方法(半導体の場合)によって屈折率を変化させることでブラッグ波長を変化させることが可能であり、これによって波長可変特性を得ることができる。   As such a tunable Bragg reflector 7, a fiber grating, a diffraction grating formed on a glass waveguide or a semiconductor waveguide, or the like can be used. For example, it is possible to change the Bragg wavelength by changing the refractive index by heating with a microheater or by a method of applying current / voltage (in the case of a semiconductor), thereby obtaining a wavelength variable characteristic.

制御ユニット4は、暗号鍵を共有するユーザの組み合わせを決定すべく波長可変光アドドロップフィルタAk(ただし、k=1, 2, 3,…, 2N)のドロップ波長を制御する。また、制御ユニット4を利用して、古典チャンネル3を通じて量子鍵受信装置(B1、B2、…、B2N)における測定基底情報を収集し、篩鍵の生成やその後の誤り訂正プロセスなどを制御する。 The control unit 4 controls the drop wavelength of the wavelength tunable optical add / drop filter A k (where k = 1, 2, 3,..., 2N) in order to determine the combination of users who share the encryption key. The control unit 4 is used to collect measurement basis information in the quantum key receivers (B 1 , B 2 ,..., B 2N ) through the classical channel 3 to generate a sieve key and a subsequent error correction process. Control.

図5を参照して、偏光量子もつれ光を受信する量子鍵受信装置Bkの典型的な装置構造について説明する。偏光量子もつれ光を受信する量子鍵受信装置Bkは、ハーフミラー401、1/2波長板402、第1偏光分離回路403、第2偏光分離回路404、第1単一光子検出器405、第2単一光子検出器406、第3単一光子検出器407、及び第4単一光子検出器408を備えている。 Referring to FIG 5, it will be described a typical device structure of the quantum key receiving device B k that receives a polarization entangled light. The quantum key receiving device B k that receives polarization entangled light includes a half mirror 401, a half-wave plate 402, a first polarization separation circuit 403, a second polarization separation circuit 404, a first single photon detector 405, a first 2 single photon detector 406, third single photon detector 407, and fourth single photon detector 408.

到来した光子はハーフミラー401によって確率的に2つのパスに分けられ、一方のパスを通った光子は第1偏光分離回路403に導かれ、他方のパスを通った光子は1/2波長板402を通過して第2偏光分離回路404に導かれる。   Arriving photons are probabilistically divided into two paths by the half mirror 401, photons passing through one path are guided to the first polarization separation circuit 403, and photons passing through the other path are half-wave plate 402 And is guided to the second polarization separation circuit 404.

第1偏光分離回路403は、上述の一方のパスを通った光子を確率的に互いに直交する偏光成分に分離して、第1単一光子検出器405、第2単一光子検出器406にそれぞれ入力させる。一方、第2偏光分離回路404も、上述の他方のパスに導かれ1/2波長板402を通過した光子を確率的に互いに直交する偏光成分に分離して、第3単一光子検出器407、第4単一光子検出器408にそれぞれ入力させる。   The first polarization separation circuit 403 separates the photons that have passed through one of the paths described above into polarization components that are probabilistically orthogonal to each other, and supplies the first single photon detector 405 and the second single photon detector 406, respectively. Let them enter. On the other hand, the second polarization separation circuit 404 also separates the photons that have been guided to the other path described above and passed through the half-wave plate 402 into polarization components that are probabilistically orthogonal to each other, and the third single-photon detector 407 , Input to the fourth single photon detector 408, respectively.

偏光量子もつれ光を受信する量子鍵受信装置Bkが、上述した構成をとることで、ハーフミラー401と1/2波長板402とで、測定基底を自動的に選択する仕組みとなっている。すなわち、単一光子検出器405もしくは406の検出器が光子を検出した場合、測定基底は縦・横偏波基底であり、一方、単一光子検出器407もしくは408の検出器が光子を検出した場合、測定基底は斜め45度偏波基底である。 The quantum key receiving device B k that receives the polarization entangled light has the above-described configuration, so that the measurement base is automatically selected by the half mirror 401 and the half-wave plate 402. That is, when the detector of the single photon detector 405 or 406 detects a photon, the measurement base is a longitudinal / horizontal polarization base, while the detector of the single photon detector 407 or 408 detects a photon. In this case, the measurement base is a 45-degree oblique polarization base.

そして偏光量子もつれ光を受信する量子鍵受信装置Bkを備える送受信端末を有する送受信者は、信号処理回路409と古典チャンネル3を介して測定基底情報を制御ユニット4等に送る。制御ユニット4で送受信者の測定基底が合致している時間情報を判別してそれを送受信者におくる。そして、測定基底が合致しているとき(たとえば縦・横偏波基底)には、送受信者は必ず同じ単一光子検出器(405もしくは406)で光子を検出するはずなので、例えば第1単一光子検出器405が検出した場合はビット「1」、第2単一光子検出器406が検出した場合はビット「0」とすることでランダムなビット列を共有できる。これによって、制御ユニット4と信号処理回路409間での古典チャンネル3を介した相互通信及び信号処理により誤り訂正や秘匿増幅などの鍵蒸留プロセスを経た後、最終的な量子暗号鍵を共有することができる。もちろん、このようなプロセスは制御ユニット4を介さず、ペアとなるユーザが直接的に相互通信を行うことでも実行できる。この場合、測定基底情報の交換などの制御ユニット4の機能の一部を信号処理回路409に担わせればよい。 A transmitter / receiver having a transmission / reception terminal including a quantum key receiving device B k that receives polarization entangled light transmits measurement base information to the control unit 4 or the like via the signal processing circuit 409 and the classical channel 3. The control unit 4 discriminates the time information that the measurement basis of the sender / receiver matches and sends it to the sender / receiver. And when the measurement bases match (for example, longitudinal and horizontal polarization bases), the transmitter and receiver must always detect photons with the same single photon detector (405 or 406). A random bit string can be shared by setting bit “1” when the photon detector 405 detects, and setting bit “0” when the second single photon detector 406 detects. In this way, after the key distillation process such as error correction and confidential amplification by mutual communication and signal processing between the control unit 4 and the signal processing circuit 409 and the signal processing, the final quantum cryptographic key is shared. Can do. Of course, such a process can also be executed by the paired users directly communicating with each other without using the control unit 4. In this case, a part of the function of the control unit 4 such as exchange of measurement base information may be assigned to the signal processing circuit 409.

上述した、量子もつれ光源1、制御ユニット4は、中央制御ユニットのような形態で通信ネットワークの集中ノードなどに配置し、それにより多端末間での量子暗号鍵共有プロセスを一括して管理することができる。この場合、暗号通信を行う送受信者(ユーザ)は光アドドロップフィルタ(A1、A2、…、A2N)、並びに量子鍵受信装置(B1、B2、…、B2N)のみを有することになり、より簡便で低コストに量子鍵配送システムを提供することが可能となる。 The quantum entangled light source 1 and the control unit 4 described above are arranged in a centralized node of a communication network in the form of a central control unit, thereby collectively managing the quantum key sharing process among multiple terminals. Can do. In this case, a sender / receiver (user) who performs cryptographic communication has only an optical add / drop filter (A 1 , A 2 ,..., A 2N ) and a quantum key receiver (B 1 , B 2 ,..., B 2N ). This makes it possible to provide a quantum key distribution system that is simpler and less expensive.

<第2の多端末量子鍵配送システムの基本構成>
図6を参照してこの発明の第2の多端末量子鍵配送システムの基本構成について説明する。ただし、上述の第1の多端末量子鍵配送システムの基本構成と重複する構成部については説明を省略する。
<Basic configuration of the second multi-terminal quantum key distribution system>
The basic configuration of the second multi-terminal quantum key distribution system of the present invention will be described with reference to FIG. However, the description of the same components as the basic configuration of the first multi-terminal quantum key distribution system described above is omitted.

第2の多端末量子鍵配送システムは、量子もつれ光源1、量子もつれ光源の出力を受け入れて2分岐する1×2光カプラ8と、それぞれドロップ波長が異なる2N個の双方向型送受信端末22-1〜22-2Nを含む閉ループ型量子鍵配送伝送系22、及び制御ユニット4を備えており、2N個の双方向型送受信端末22-1〜22-2Nの任意の2双方向型送受信端末間での量子鍵配送が可能であり、かつ複数の2双方向型送受信端末で同時に量子鍵配送が可能である多端末量子鍵配送システムである。   The second multi-terminal quantum key distribution system includes a entangled light source 1, a 1 × 2 optical coupler 8 that accepts the output of the entangled light source, and 2N bi-directional transceiver terminals 22- A closed loop quantum key distribution / transmission system 22 including 1 to 22-2N and a control unit 4 are provided, and 2N bidirectional transmission / reception terminals 22-1 to 22-2N between any two bidirectional transmission / reception terminals This is a multi-terminal quantum key distribution system that is capable of quantum key distribution at the same time and that can simultaneously distribute quantum keys with a plurality of two bidirectional transmission / reception terminals.

図6では、双方向型送受信端末22-1〜22-2Nのそれぞれを、上述した第1の多端末量子鍵配送システムの送受信端末20-1〜20-2Nとの関連が付けやすいように示してあり、図7に双方向型送受信端末22-1〜22-2Nのそれぞれの構成を簡略化して示してある。すなわち、図6においては、図7に示す双方向型送受信端末のそれぞれを、双方向型波長可変アドドロップフィルタと双方向型量子鍵受信装置から構成されているものとして示してある。つまり、図6では、双方向型送受信端末22-1は、双方向型波長可変アドドロップフィルタC1と双方向型量子鍵受信装置D1から構成されており、他の双方向型送受信端末22-2〜22-2Nについても同様に構成されているものとして示してある。 In FIG. 6, each of the bidirectional transmission / reception terminals 22-1 to 22-2N is shown so as to be easily associated with the transmission / reception terminals 20-1 to 20-2N of the first multi-terminal quantum key distribution system described above. FIG. 7 shows a simplified configuration of each of the bidirectional transmission / reception terminals 22-1 to 22-2N. That is, in FIG. 6, each of the bidirectional transmission / reception terminals shown in FIG. 7 is illustrated as comprising a bidirectional wavelength variable add / drop filter and a bidirectional quantum key receiving device. That is, in FIG. 6, the bidirectional transmission / reception terminal 22-1 includes the bidirectional variable wavelength add / drop filter C 1 and the bidirectional quantum key reception device D 1. -2 to 22-2N are also shown to be configured similarly.

図7を参照して双方向型送受信端末の構成について説明する。双方向型送受信端末22-1〜22-2Nのそれぞれは、第1光サーキュレータ9、第2光サーキュレータ10、第1受光転送ブロック31、第2受光転送ブロック32を備えている。そして、第1受光転送ブロック31は第1量子鍵受信装置31-Dと第1波長可変光アドドロップフィルタ31-Fを備えており、第2受光転送ブロック32は第2量子鍵受信装置32-Dと第2波長可変光アドドロップフィルタ32-Fを備えている。   The configuration of the bidirectional transmission / reception terminal will be described with reference to FIG. Each of the bidirectional transmission / reception terminals 22-1 to 22-2N includes a first optical circulator 9, a second optical circulator 10, a first light reception transfer block 31, and a second light reception transfer block 32. The first light receiving / transferring block 31 includes a first quantum key receiving device 31-D and a first wavelength variable optical add / drop filter 31-F, and the second light receiving / transferring block 32 includes a second quantum key receiving device 32- D and a second tunable optical add / drop filter 32-F.

そして、第1光サーキュレータ9の第1ポート9-1が第1波長可変光アドドロップフィルタ31-Fのスルーポートに結合され、第3ポート9-3が第2波長可変光アドドロップフィルタ32-Fの入力ポートに結合されている。また、第2光サーキュレータ10の第1ポート10-1が第2波長可変光アドドロップフィルタ32-Fのスルーポートに結合され、第3ポート10-3が第1波長可変光アドドロップフィルタ31-Fの入力ポートに結合されている。更に、第1波長可変光アドドロップフィルタ31-Fのドロップポートには第1量子鍵受信装置31-Dが接続され、第2波長可変光アドドロップフィルタ32-Fのドロップポートには第2量子鍵受信装置32-Dが接続されている。   The first port 9-1 of the first optical circulator 9 is coupled to the through port of the first wavelength tunable optical add / drop filter 31-F, and the third port 9-3 is coupled to the second wavelength tunable optical add / drop filter 32- Coupled to F input port. The first port 10-1 of the second optical circulator 10 is coupled to the through port of the second wavelength variable optical add / drop filter 32-F, and the third port 10-3 is coupled to the first wavelength variable optical add / drop filter 31- Coupled to F input port. Further, the first quantum key receiving device 31-D is connected to the drop port of the first wavelength tunable optical add / drop filter 31-F, and the second quantum is connected to the drop port of the second wavelength tunable optical add / drop filter 32-F. A key receiving device 32-D is connected.

第1量子鍵受信装置31-D及び第2量子鍵受信装置32-Dは、いずれも上述の第1の多端末量子鍵配送システムの構成要素である量子鍵受信装置(B1、B2、…、B2N)と同一の構成である。また、第1波長可変光アドドロップフィルタ31-F及び第2波長可変光アドドロップフィルタ32-Fは、いずれも上述の第1の多端末量子鍵配送システムの構成要素である波長可変光アドドロップフィルタ(A1、A2、…、A2N)と同一の構成である。 The first quantum key receiving device 31-D and the second quantum key receiving device 32-D are both quantum key receiving devices (B 1 , B 2 , ..., B 2N ). The first wavelength tunable optical add / drop filter 31-F and the second wavelength tunable optical add / drop filter 32-F are both wavelength tunable optical add / drop components that are components of the first multi-terminal quantum key distribution system described above. The configuration is the same as the filters (A 1 , A 2 ,..., A 2N ).

なお、以下に説明する双方向型波長可変光アドドロップフィルタと双方向型量子鍵受信装置は、図7とは異なる構成であっても同一の機能を果たすことが可能な構成とされていれば如何なる構成であってもかまわない。   Note that the bidirectional wavelength tunable optical add / drop filter and the bidirectional quantum key receiving device described below are configured to be able to perform the same function even if they are configured differently from FIG. Any configuration may be used.

図6に示すように、閉ループ型量子鍵配送伝送系22は、量子もつれ光を伝搬させる光伝送路(量子チャンネル2)によって、1×2光カプラ8の第1光入出力端8-1と双方向型波長可変光アドドロップフィルタC1の入力ポートC1-1を接続し、双方向型波長可変光アドドロップフィルタC1のスルーポートC1-2と双方向型波長可変光アドドロップフィルタC2の入力ポートC2-1を接続し、順次双方向型波長可変光アドドロップフィルタC2Nまで接続して、最後に双方向型波長可変光アドドロップフィルタC2NのスルーポートC2N-2と1×2光カプラ8の第2光入出力端8-2を接続して形成される。 As shown in FIG. 6, the closed-loop quantum key distribution transmission system 22 is connected to the first optical input / output terminal 8-1 of the 1 × 2 optical coupler 8 by an optical transmission path (quantum channel 2) for propagating quantum entangled light. Bidirectional tunable optical add / drop filter C 1 input port C 1 -1 is connected, bidirectional tunable optical add / drop filter C 1 through port C 1 -2 and bidirectional tunable optical add / drop filter connects the input port C 2 -1 of C 2, connected in sequence to the interactive tunable optical add-drop filter C 2N, through port of the last interactive tunable optical add-drop filter C 2N C 2N -2 And the second optical input / output terminal 8-2 of the 1 × 2 optical coupler 8 is connected.

双方向型送受信端末22-1〜22-2Nとして図7に示す構成を採用した場合は、閉ループ型量子鍵配送伝送系22は、量子もつれ光を伝搬させる光伝送路によって、1×2光カプラ8の第1光入出力端8-1と1番目の双方向型送受信端末22-1の第1光サーキュレータ9の第2ポート9-2を接続し、1番目の双方向型送受信端末22-1の第2光サーキュレータ10の第2ポート10-2と2番目の双方向型送受信端末22-2の第1光サーキュレータ9の第2ポート9-2と接続し、順次、(2N-1)番目の双方向型送受信端末22−(2N-1)の第2光サーキュレータ10の第2ポート10-2と2N番目の双方向型送受信端末22−2Nの第1光サーキュレータ9の第2ポート9-2と接続し、2N番目の双方向型送受信端末22-2Nの第2光サーキュレータ10の第2ポート10-2と1×2光カプラ8の第2光入出力端8-2を接続して、1×2光カプラ8と2N個の双方向型送受信端末22-2〜22-2Nを含む閉ループとして形成する。   When the configuration shown in FIG. 7 is adopted as the bidirectional transmission / reception terminals 22-1 to 22-2N, the closed-loop quantum key distribution transmission system 22 is a 1 × 2 optical coupler depending on the optical transmission path for propagating quantum entangled light. 8 first optical input / output terminal 8-1 and the second port 9-2 of the first optical circulator 9 of the first bidirectional transmission / reception terminal 22-1 are connected, and the first bidirectional transmission / reception terminal 22- 2nd port 10-2 of the 1st 2nd optical circulator 10 and 2nd port 9-2 of the 1st optical circulator 9 of the 2nd bidirectional type transmission / reception terminal 22-2, and (2N-1) sequentially The second port 10-2 of the second optical circulator 10 of the second bidirectional transmission / reception terminal 22- (2N-1) and the second port 9 of the first optical circulator 9 of the 2Nth bidirectional transmission / reception terminal 22-2N. -2 and the 2nd port 10-2 of the 2nd optical circulator 10 of the 2Nth bidirectional transmission / reception terminal 22-2N and the 2nd optical input / output terminal 8-2 of the 1 × 2 optical coupler 8 are connected. 1 × 2 optical coupler 8 and 2N bidirectional transmission / reception It formed as a closed loop including the end 22-2~22-2N.

ここで、双方向型送受信端末22-1〜22-2Nがそれぞれ備える第1及び第2光サーキュレータ9及び10は、すべての双方向型送受信端末において同一の仕様のものが利用されるので、双方向型送受信端末22-1〜22-2Nごとに区別せず、共通に第1光サーキュレータ9、第2光サーキュレータ10と表示したが、双方向型送受信端末ごとに別々に同一仕様の第1光サーキュレータ9及び第2光サーキュレータ10が使われているものと理解されたい。   Here, the first and second optical circulators 9 and 10 provided in each of the bidirectional transmission / reception terminals 22-1 to 22-2N use the same specification in all the bidirectional transmission / reception terminals. The first optical circulator 9 and the second optical circulator 10 are displayed in common without distinguishing between the bidirectional transmission / reception terminals 22-1 to 22-2N, but the first light of the same specification is separately provided for each bidirectional transmission / reception terminal. It should be understood that the circulator 9 and the second optical circulator 10 are used.

第2の多端末量子鍵配送システムの構成の第1の多端末量子鍵配送システムとの違いは、直列型量子鍵配送伝送系に替えて閉ループ型量子鍵配送伝送系を採用している点にある。そのため、第2の多端末量子鍵配送システムにおいては、閉ループ型量子鍵配送伝送系をループ左右両周りに伝搬する量子もつれ光のいずれにも光アドドロップ機能及び量子もつれ光受光機能を提供するために、第1の多端末量子鍵配送システムで用いた一方向だけに向けて入出力を繰り返す波長可変光アドドロップフィルタA1〜A2N並びに量子鍵受信装置B1〜B2Nに替えて、双方向で入出力する双方向型波長可変光アドドロップフィルタC1〜C2N、並びに双方向型量子鍵受信装置D1〜D2Nが利用されている。 The difference between the configuration of the second multi-terminal quantum key distribution system and the first multi-terminal quantum key distribution system is that a closed-loop quantum key distribution transmission system is adopted instead of the serial quantum key distribution transmission system. is there. Therefore, in the second multi-terminal quantum key distribution system, in order to provide an optical add / drop function and a quantum entangled light receiving function for any of the entangled light propagating in the closed loop type quantum key distribution transmission system around both the left and right sides of the loop In addition to the wavelength variable optical add / drop filters A 1 to A 2N and the quantum key receiving devices B 1 to B 2N that repeat input and output in only one direction used in the first multi-terminal quantum key distribution system, both Bidirectional tunable optical add / drop filters C 1 to C 2N and bidirectional quantum key receivers D 1 to D 2N that input and output in the direction are used.

制御ユニット4は、量子暗号鍵を共有するユーザの組み合わせを決定すべく双方向型波長可変光アドドロップフィルタCk(ただし、k=1, 2, 3,…, 2N)のドロップ波長を制御する。また、制御ユニット4を利用して、古典チャンネル3を通じて双方向型量子鍵受信装置D1〜D2Nにおける測定基底情報を収集し、篩鍵の生成やその後の誤り訂正プロセスなどを制御する。 The control unit 4 controls the drop wavelength of the bidirectional wavelength tunable optical add / drop filter C k (where k = 1, 2, 3,..., 2N) to determine the combination of users sharing the quantum encryption key. . In addition, the control unit 4 is used to collect measurement base information in the bidirectional quantum key receivers D 1 to D 2N through the classical channel 3 to control generation of a sieve key, a subsequent error correction process, and the like.

<第2の多端末量子鍵配送システムの動作原理>
第1の多端末量子鍵配送システムにおいては、2N個の波長可変光アドドロップフィルタを量子もつれ光を伝搬する量子チャンネル2によって、一方向型波長可変光アドドロップフィルタ(A1、A2、…、A2N)のそれぞれの入力ポート、スルーポートを順次光学的に接続していくことで形成されている。そのため量子もつれ光はこの量子チャンネル2を一方向にしか伝搬しない。従って例えば図1において、波長可変光アドドロップフィルタA1とA2を結ぶ光経路に破損や切断等が生じると、それ以降の光アドドロップフィルタA2〜A2Nには量子もつれ光は到達せず量子鍵配送は実行できない。
<Operation principle of the second multi-terminal quantum key distribution system>
In the first multi-terminal quantum key distribution system, unidirectional wavelength tunable optical add / drop filters (A 1 , A 2 ,...) Are connected by quantum channels 2 that propagate quantum entangled light through 2N wavelength tunable optical add / drop filters. , A 2N ), by sequentially connecting each input port and through port optically. Therefore, the entangled light propagates in this quantum channel 2 only in one direction. Therefore, for example, in FIG. 1, when the optical path connecting the wavelength tunable optical add / drop filters A 1 and A 2 is broken or cut, the entangled light cannot reach the subsequent optical add / drop filters A 2 to A 2N. Quantum key distribution cannot be executed.

この問題点を解決すべく、第2の多端末量子鍵配送システムにおいては、量子チャンネル2によって、双方向型波長可変光アドドロップフィルタ(C1、C2、…、C2N) のそれぞれの入力ポート、スルーポートを順次光学的に接続して形成される閉ループ型量子鍵配送伝送系22を採用し、その左右両周りのいずれの方向にも量子もつれ光を供給することが可能とされている。 In order to solve this problem, in the second multi-terminal quantum key distribution system, each input of the bidirectional wavelength tunable optical add / drop filters (C 1 , C 2 ,..., C 2N ) is applied by the quantum channel 2. A closed loop quantum key distribution transmission system 22 formed by optically connecting ports and through ports in sequence is adopted, and it is possible to supply entangled light in both directions around the left and right sides. .

このようにすることで、図6に示すように、双方向型波長可変光アドドロップフィルタC1とC2を結ぶ光経路に破損や切断が生じても、ループ左回りに伝搬した量子もつれ光を双方向型波長可変光アドドロップフィルタC1でドロップし、ループ右回りに伝搬した量子もつれ光を双方向型波長可変光アドドロップフィルタC2でドロップすることで、量子鍵配送が可能となる。 In this way, as shown in FIG. 6, even if the optical path connecting the bidirectional wavelength tunable optical add / drop filters C 1 and C 2 is broken or cut, the entangled light propagated counterclockwise in the loop. drop the bidirectional type tunable optical add-drop filters C 1, by dropping the entangled light propagated in the loop clockwise in interactive tunable optical add-drop filters C 2, it is possible to quantum key distribution .

そのために量子もつれ光源1からの量子もつれ光は、1×2光カプラ8によって2分岐され、ループの右回り、左回りの両方に出力される。このとき、双方向型波長可変光アドドロップフィルタC1〜C2Nに到達する量子もつれ光は、閉ループ型量子鍵配送伝送系22のループを左回りに伝搬した量子もつれ光である場合と、ループを右回りに伝搬した量子もつれ光である場合がある。従って、双方向型波長可変光アドドロップフィルタC1〜C2Nとして利用される光アドドロップフィルタは、左右両周りに伝搬する量子もつれ光に対してアドドロップ動作をする、双方向型である必要がある。同様に双方向型量子鍵受信装置D1〜D2Nとして利用される量子鍵受信装置も、左右両周りに伝搬する量子もつれ光に対して受光ならびに信号処理が可能な、双方向型である必要がある。 For this purpose, the entangled light from the entangled light source 1 is branched into two by the 1 × 2 optical coupler 8 and is output both clockwise and counterclockwise in the loop. At this time, the entangled light reaching the bidirectional wavelength tunable optical add / drop filters C 1 to C 2N is a entangled light propagated counterclockwise through the loop of the closed loop quantum key distribution transmission system 22, and the loop May be entangled light propagating clockwise. Therefore, the optical add / drop filter used as the bi-directional tunable optical add / drop filter C 1 to C 2N needs to be bi-directional to perform an add / drop operation with respect to the entangled light propagating around both right and left. There is. Similarly, two-way quantum key receiving apparatuses D 1 quantum key receiver is used as to D 2N, capable receiving and signal processing to entangled light propagates around the left and right, it requires a bi-directional There is.

このような双方向型波長可変光アドドロップフィルタ及び双方向型量子鍵受信装置は、上述したように図7に示した構成例で実現できる。   Such a bi-directional wavelength tunable optical add / drop filter and bi-directional quantum key receiving device can be realized by the configuration example shown in FIG. 7 as described above.

いま、閉ループ型量子鍵配送伝送系22のループを左回りに伝搬した量子もつれ光は、第1光サーキュレータ9の第2ポート9-2に入力され第3ポート9-3に出力される。この出力光は第2波長可変光アドドロップフィルタ32-Fに入力されこのドロップポートからの出力光は第2量子鍵受信装置32-Dによって受信される。一方、第2波長可変光アドドロップフィルタ32-Fのスルーポートからの出力光は第2光サーキュレータ10の第1ポート10-1に入力され第2ポート10-2に出力され、閉ループ型量子鍵配送伝送系22の形成するループ内を再度左回りに伝搬したのちに、次の双方向型送受信端末(すなわち、別のユーザ)に伝送される。   Now, the entangled light propagated counterclockwise through the loop of the closed loop quantum key distribution transmission system 22 is input to the second port 9-2 of the first optical circulator 9 and output to the third port 9-3. This output light is input to the second variable wavelength optical add / drop filter 32-F, and the output light from this drop port is received by the second quantum key receiving device 32-D. On the other hand, the output light from the through port of the second tunable optical add / drop filter 32-F is input to the first port 10-1 of the second optical circulator 10 and output to the second port 10-2, and the closed loop quantum key. After propagating counterclockwise again in the loop formed by the delivery transmission system 22, it is transmitted to the next bidirectional transmission / reception terminal (that is, another user).

一方、閉ループ型量子鍵配送伝送系22のループをループ右回りに伝搬した量子もつれ光は、第2光サーキュレータ10の第2ポート10-2に入力され第3ポート10-3に出力される。この出力光は第1波長可変光アドドロップフィルタ31-Fに入力されこのドロップポートからの出力光は第1量子鍵受信装置31-Dによって受信される。一方、第1波長可変光アドドロップフィルタ31-Fのスルーポートからの出力光は第1光サーキュレータ9の第1ポート9-1に入力され第2ポート9-2に出力され、閉ループ型量子鍵配送伝送系22の形成するループ内を再度右回りに伝搬したのちに、次の双方向型送受信端末(すなわち、別のユーザ)に伝送される。   On the other hand, the entangled light propagating in the clockwise direction through the loop of the closed loop quantum key distribution transmission system 22 is input to the second port 10-2 of the second optical circulator 10 and output to the third port 10-3. The output light is input to the first wavelength variable optical add / drop filter 31-F, and the output light from the drop port is received by the first quantum key receiving device 31-D. On the other hand, the output light from the through port of the first tunable optical add / drop filter 31-F is input to the first port 9-1 of the first optical circulator 9 and output to the second port 9-2, and the closed-loop quantum key After propagating clockwise again in the loop formed by the delivery transmission system 22, it is transmitted to the next bidirectional transmission / reception terminal (that is, another user).

従って、第2の多端末量子鍵配送システムは、閉ループ型量子鍵配送伝送系22を採用した構成とすることによって、ループ左右いずれの周りに伝搬した量子もつれ光のいずれに対しても、ドロップ光として量子鍵受信装置(第1量子鍵受信装置31-Dあるいは第2量子鍵受信装置32-D)で受信でき、かつスルー光を次の双方向型送受信端末へ量子チャンネル2を介して伝送することが可能となる。   Therefore, the second multi-terminal quantum key distribution system adopts the closed loop quantum key distribution system 22 so that the drop light can be applied to any of the entangled light propagated around the left and right sides of the loop. Can be received by the quantum key receiving device (first quantum key receiving device 31-D or second quantum key receiving device 32-D), and through light is transmitted to the next bidirectional transmission / reception terminal via quantum channel 2 It becomes possible.

例えば、図6に示す双方向型波長可変光アドドロップフィルタC1とC2を結ぶ光経路に破損や切断が生じても、閉ループ型量子鍵配送伝送系22の形成するループ左回りに伝搬した量子もつれ光を双方向型波長可変光アドドロップフィルタC1でドロップし、ループ右回りに伝搬した量子もつれ光を双方向型波長可変光アドドロップフィルタC2でドロップすることで、双方向型波長可変光アドドロップフィルタC1を有するユーザと双方向型波長可変光アドドロップフィルタC2を有するユーザ間での量子鍵配送が可能となる。また同様な方法で、上述の破損箇所を迂回した光経路を選択することで、双方向型波長可変光アドドロップフィルタC1を備えるユーザと双方向型波長可変光アドドロップフィルタC2Nを備えるユーザとの間など任意の組み合わせでの量子鍵配送が可能となる。このような迂回経路の選択は、制御ユニット4に通信ネットワークの破損や切断を監視するネットワークモニタの機能を付加することで容易に実現できる。 For example, even if the optical path connecting the bidirectional wavelength tunable optical add / drop filters C 1 and C 2 shown in FIG. 6 is broken or disconnected, it propagates counterclockwise in the loop formed by the closed loop quantum key distribution transmission system 22 by dropping the entangled light interactive tunable optical add-drop filters C 1, to drop the entangled light propagated in the loop clockwise in interactive tunable optical add-drop filters C 2, bidirectional wavelength Quantum key distribution between a user having the variable optical add / drop filter C 1 and a user having the bidirectional wavelength variable optical add / drop filter C 2 becomes possible. Further, by selecting an optical path that bypasses the above-mentioned damaged portion in the same manner, a user having the bidirectional wavelength tunable optical add / drop filter C 1 and a user having the bidirectional wavelength tunable optical add / drop filter C 2N Quantum key distribution in any combination such as Such a detour route selection can be easily realized by adding to the control unit 4 a network monitor function for monitoring the communication network for breakage or disconnection.

また第2の多端末量子鍵配送システムによれば、盗聴に強い量子鍵配送システムを構成することも可能となる。例えば、双方向型波長可変光アドドロップフィルタC1と双方向型波長可変光アドドロップフィルタC2を結ぶ光経路において盗聴者によって盗聴が行われたとする。このとき、閉ループ型量子鍵配送伝送系22の形成するループを左回りに伝搬した量子もつれ光に対しては、双方向型量子鍵受信装置D2〜D2Nでの受信結果は盗聴者の影響を受ける(誤り等が生じる)。一方、ループ右回りに伝搬した量子もつれ光に対しては、双方向型量子鍵受信装置D2〜D2Nでの受信結果は盗聴者の影響を受けない。従って、双方向型量子鍵受信装置D2〜D2Nを有する各ユーザは、ループを右回りに伝搬した量子もつれ光に対しての受信結果から暗号鍵を作成することで、安全な暗号鍵共有を実行できる。閉ループ型量子鍵配送伝送系22の形成するループのどちらの向きを伝搬した量子もつれ光を受信したかは、第1量子鍵受信装置31-D、第2量子鍵受信装置32-Dのどちらで受光したかを見れば容易に判断できる。また、ループ伝搬方向と篩鍵の誤り率の相関を見ることで、盗聴がどこにおいて行われたかの推定も可能となる。 Also, according to the second multi-terminal quantum key distribution system, it is possible to configure a quantum key distribution system that is resistant to eavesdropping. For example, the eavesdropping by eavesdropper in the light path connecting the interactive tunable optical add-drop filters C 1 and bidirectional tunable optical add-drop filter C 2 is performed. At this time, for the entangled light loops to form a closed loop quantum key distribution transmission system 22 has propagated counterclockwise, the reception result the effect of eavesdroppers bidirectional quantum key receiving device D 2 to D 2N (Errors occur). On the other hand, for the entangled light propagating clockwise in the loop, the reception results of the bidirectional quantum key receiving devices D 2 to D 2N are not affected by the eavesdropper. Therefore, each user having the two- way quantum key receivers D 2 to D 2N creates a cryptographic key from the reception result for the entangled light propagating clockwise in the loop, thereby enabling secure cryptographic key sharing. Can be executed. Whether the first quantum key receiver 31-D or the second quantum key receiver 32-D has received the entangled light propagating in the direction of the loop formed by the closed-loop quantum key distribution transmission system 22 It can be easily determined by seeing whether the light is received. Further, by observing the correlation between the loop propagation direction and the error rate of the sieve key, it is possible to estimate where the wiretapping has been performed.

<第1及び第2の多端末量子鍵配送システムの変形例>
以上の説明では、第1及び第2の多端末量子鍵配送システムで利用する量子もつれ光を生成する過程としてSPDCを想定したが、量子もつれ光を生成する過程として他の非線形光学過程を利用することも可能である。例えば、上述の非特許文献1に記載された、二次非線形光学効果を同一の非線形光学デバイス中で2度生じさせる、いわゆるカスケード非線形効果を利用してもよい。
<Modifications of the first and second multi-terminal quantum key distribution systems>
In the above description, SPDC is assumed as a process of generating entangled light used in the first and second multi-terminal quantum key distribution systems, but other nonlinear optical processes are used as a process of generating entangled light. It is also possible. For example, a so-called cascade nonlinear effect that causes the second-order nonlinear optical effect described twice in the same nonlinear optical device described in Non-Patent Document 1 may be used.

あるいはまた、光ファイバ等での三次の非線形光学効果である自然四光波混合を利用してもよい。この両者の場合では、SPDCスペクトルの中心部に強い励起光成分が存在するため、励起光の波長近傍の波長成分は量子鍵生成に利用できないが、これは収納可能なユーザ数が低減するだけで、複数の端末の任意の2端末間で量子鍵配送が可能であって、複数の2端末間で同時に量子鍵配送を可能とするといった、基本的な効果が得られることについては相違がない。   Alternatively, natural four-wave mixing, which is a third-order nonlinear optical effect in an optical fiber or the like, may be used. In both cases, there is a strong excitation light component in the center of the SPDC spectrum, so the wavelength component near the wavelength of the excitation light cannot be used for quantum key generation, but this only reduces the number of users that can be stored. Quantum key distribution is possible between any two terminals of a plurality of terminals, and there is no difference in obtaining a basic effect that quantum key distribution can be simultaneously performed between a plurality of two terminals.

また図3に図示した量子もつれ光源の装置構造、及び図5に図示した量子鍵受信装置の構造は、偏波量子もつれ光子対を用いたシステム構成の場合の好適な一例に過ぎず、他の構成例で本発明の効果を得ることもできる。また、この発明の多端末量子鍵配送システムは、いわゆる時間位置量子もつれ光子対を利用しても実現でき、その際は量子もつれ光源の装置構造、及び図5に図示した量子鍵受信装置を利用形態に沿ったものとすることで同様の効果を得ることができる。   Also, the device structure of the quantum entangled light source illustrated in FIG. 3 and the structure of the quantum key receiver illustrated in FIG. 5 are only suitable examples in the case of a system configuration using polarization quantum entangled photon pairs. The effects of the present invention can also be obtained with a configuration example. The multi-terminal quantum key distribution system according to the present invention can also be realized by using a so-called time-position quantum entangled photon pair, in which case the device structure of the quantum entangled light source and the quantum key receiving device shown in FIG. 5 are used. Similar effects can be obtained by following the form.

1:量子もつれ光源
2:量子チャンネル
3:古典チャンネル
4:制御ユニット
5:光バンドパスフィルタ
6:光サーキュレータ
7:波長可変ブラッグ反射鏡
8:1×2光カプラ
9:第1光サーキュレータ
10:第2光サーキュレータ
A1〜A2N:波長可変光アドドロップフィルタ
B1〜B2N:量子鍵受信装置
C1〜C2N:双方向型波長可変光アドドロップフィルタ
D1〜D2N:双方向型量子鍵受信装置
20:直列型量子鍵配送伝送系
20-1〜20-2N:送受信端末
22:閉ループ型量子鍵配送伝送系
22-1〜22-2N:双方向型送受信端末
31:第1受光転送ブロック
31-D: 第1量子鍵受信装置
31-F: 第1波長可変光アドドロップフィルタ
32:第2受光転送ブロック
32-D: 第2量子鍵受信装置
32-F:第2波長可変光アドドロップフィルタ
401:ハーフミラー
402:1/2波長板
403:第1偏光分離回路
404:第2偏光分離回路
405:第1単一光子検出器
406:第2単一光子検出器
407:第3単一光子検出器
408:第4単一光子検出器
409:信号処理回路
501:偏波分離合成回路
502:二次非線形光学媒体
503:90度偏波面回転及び光位相調整部
504:WDMフィルタ
505:ローパス光フィルタ
1: entangled light source
2: Quantum channel
3: Classical channel
4: Control unit
5: Optical bandpass filter
6: Optical circulator
7: Tunable Bragg reflector
8: 1 × 2 optical coupler
9: 1st optical circulator
10: Second optical circulator
A 1 to A 2N : Tunable optical add / drop filter
B 1 ~B 2N: quantum key receiving device
C 1 to C 2N : Bidirectional tunable optical add / drop filter
D 1 to D 2N : Bidirectional quantum key receiver
20: Serial quantum key distribution transmission system
20-1 to 20-2N: Transmission / reception terminals
22: Closed loop quantum key distribution transmission system
22-1 to 22-2N: Two-way transmission / reception terminal
31: First light receiving transfer block
31-D: 1st quantum key receiver
31-F: 1st tunable optical add / drop filter
32: Second light receiving transfer block
32-D: Second quantum key receiver
32-F: Second tunable optical add / drop filter
401: Half mirror
402: 1/2 wave plate
403: First polarization separation circuit
404: Second polarization separation circuit
405: First single photon detector
406: Second single photon detector
407: Third single photon detector
408: Fourth single photon detector
409: Signal processing circuit
501: Polarization separation / synthesis circuit
502: Second-order nonlinear optical medium
503: 90 degree polarization plane rotation and optical phase adjustment unit
504: WDM filter
505: Low-pass optical filter

Claims (11)

Nを2以上の整数とし、f bit/sを量子暗号鍵の想定最大鍵生成レートとして、
2Nf Hz以上の光周波数領域を有する量子もつれ光子対を発生する量子もつれ光源、直列型量子鍵配送伝送系、及び制御ユニットを備え、
前記直列型量子鍵配送伝送系は、波長可変光アドドロップフィルタ及び量子鍵受信装置を備えた互いにドロップ波長が異なる2N個の送受信端末を含み、2N個の当該送受信端末が直列に配列されており、
前記各送受信端末は、前記波長可変光アドドロップフィルタのドロップポートからの出力光を受け入れて光子検出を行うと共に、量子暗号鍵を生成するための測定基底情報を発信し、かつ他の量子鍵受信装置からの測定基底情報を受信し、更に誤り訂正及び秘匿増幅機能を実行するための信号処理回路を内包する量子鍵受信装置を備え、
前記制御ユニットは、2N個のそれぞれの前記送受信端末が備えている波長可変光アドドロップフィルタに対してドロップ波長の選択を行い、かつ2N個の前記量子鍵受信装置から出力されるそれぞれの測定基底情報を受け取り、対応する別の量子鍵受信装置へ転送し、
前記量子鍵受信装置を備える2N個の前記送受信端末の任意の2送受信端末間での量子鍵配送を実行し、かつ複数の2送受信端末間で同時に量子鍵配送を実行する
ことを特徴とする多端末量子鍵配送システム。
N is an integer of 2 or more, and f bit / s is the assumed maximum key generation rate of the quantum encryption key.
A entangled light source that generates a entangled photon pair having an optical frequency region of 2 Nf Hz or more, a serial quantum key distribution transmission system, and a control unit,
The serial quantum key distribution / transmission system includes 2N transmission / reception terminals having different drop wavelengths, each having a tunable optical add / drop filter and a quantum key reception device, and the 2N transmission / reception terminals are arranged in series. ,
Each transmitting / receiving terminal receives the output light from the drop port of the wavelength tunable optical add / drop filter, performs photon detection, transmits measurement base information for generating a quantum encryption key, and receives other quantum keys Comprising a quantum key receiving device for receiving measurement base information from the device, and further including a signal processing circuit for executing an error correction and secret amplification function;
The control unit selects a drop wavelength for a tunable optical add / drop filter provided in each of the 2N transmission / reception terminals and outputs each measurement base output from the 2N quantum key reception devices. Receive information, transfer it to another corresponding quantum key receiver,
The quantum key distribution is performed between any two transmission / reception terminals of the 2N transmission / reception terminals including the quantum key reception apparatus, and the quantum key distribution is simultaneously performed between a plurality of two transmission / reception terminals. Terminal quantum key distribution system.
前記直列型量子鍵配送伝送系は、
量子もつれ光を伝搬させる光伝送路によって、1番目の送受信端末の波長可変光アドドロップフィルタのスルーポートと2番目の送受信端末の波長可変光アドドロップフィルタの入力ポートを接続し、2番目の送受信端末の波長可変光アドドロップフィルタのスルーポートと3番目の送受信端末の波長可変光アドドロップフィルタの入力ポートを接続し、順次、光学的に(2N-1)番目の送受信端末の波長可変光アドドロップフィルタのスルーポートと2N番目の送受信端末の波長可変光アドドロップフィルタの入力ポートを接続して、前記1番目の送受信端末から前記2N番目の送受信端末までを量子もつれ光が伝搬する光伝送路によって直列に接続されて形成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の多端末量子鍵配送システム。
The serial quantum key distribution transmission system is:
By connecting the through port of the tunable optical add / drop filter of the first transmitter / receiver terminal and the input port of the tunable optical add / drop filter of the second transmitter / receiver terminal by the optical transmission path that propagates the entangled light, the second transmitter / receiver Connect the thru port of the wavelength tunable optical add / drop filter of the terminal and the input port of the wavelength tunable optical add / drop filter of the third transmitting / receiving terminal, and sequentially optically add the wavelength tunable optical add of the (2N-1) th transmitting / receiving terminal. An optical transmission path through which quantum entangled light propagates from the first transmitting / receiving terminal to the 2Nth transmitting / receiving terminal by connecting the through port of the drop filter and the input port of the tunable optical add / drop filter of the 2Nth transmitting / receiving terminal The multi-terminal quantum key distribution system according to claim 1, wherein the multi-terminal quantum key distribution system is connected in series with each other.
前記波長可変光アドドロップフィルタは、
誘電体多層膜フィルタを備え、当該誘電体多層膜フィルタの透過光出力をスルー光として出力させ、反射光出力をドロップ光として出力させる
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の多端末量子鍵配送システム。
The wavelength tunable optical add / drop filter is:
The multi-terminal quantum according to claim 1, further comprising a dielectric multilayer filter, wherein the transmitted light output of the dielectric multilayer filter is output as through light, and the reflected light output is output as drop light. Key distribution system.
前記波長可変光アドドロップフィルタは、
光サーキュレータと波長可変ブラッグ反射鏡とを備え、
前記光サーキュレータの第1ポートに入力された光は第2ポートから出力され、第2ポートに入力された光は第3ポートから出力され、
前記光サーキュレータの第2ポートには前記波長可変ブラッグ反射鏡が接続されており、前記光サーキュレータの第2ポートから出力された光のうち、前記波長可変ブラッグ反射鏡のブラッグ波長と一致した波長成分はブラッグ反射され再度前記光サーキュレータの第2ポートに入力されて第3ポートからドロップ光として出力され、
ブラッグ波長以外の成分は前記波長可変ブラッグ反射鏡を透過してスルー光として出力される
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の多端末量子鍵配送システム。
The wavelength tunable optical add / drop filter is:
It has an optical circulator and a wavelength tunable Bragg reflector,
The light input to the first port of the optical circulator is output from the second port, the light input to the second port is output from the third port,
The wavelength tunable Bragg reflector is connected to the second port of the optical circulator, and out of the light output from the second port of the optical circulator, the wavelength component that matches the Bragg wavelength of the wavelength tunable Bragg reflector Is Bragg-reflected and input again to the second port of the optical circulator and output as drop light from the third port.
The multi-terminal quantum key distribution system according to claim 1 or 2, wherein components other than the Bragg wavelength are transmitted as the through light through the wavelength tunable Bragg reflector.
前記量子鍵受信装置は、
ハーフミラー、1/2波長板、第1偏光分離回路、第2偏光分離回路、第1単一光子検出器、第2単一光子検出器、第3単一光子検出器、第4単一光子検出器を備え、
当該量子鍵受信装置に到来した光子は前記ハーフミラーによって確率的に2つのパスに分けられ、一方のパスは前記第1偏光分離回路に導かれ、他方のパスは前記1/2波長板を通過して前記第2偏光分離回路に導かれ、
前記第1偏光分離回路は、一方のパスを通った光子を確率的に互いに直交する偏光成分に分離して、前記第1単一光子検出器、前記第2単一光子検出器にそれぞれ入力させ、
前記第2偏光分離回路は、他方のパスに導かれ前記1/2波長板を通過した光子を確率的に互いに直交する偏光成分に分離して、前記第3単一光子検出器、前記第4単一光子検出器にそれぞれ入力させ、
前記第1単一光子検出器、前記第2単一光子検出器、前記第3単一光子検出器、前記第4単一光子検出器で光子を検出する
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の多端末量子鍵配送システム。
The quantum key receiving device includes:
Half mirror, 1/2 wavelength plate, 1st polarization separation circuit, 2nd polarization separation circuit, 1st single photon detector, 2nd single photon detector, 3rd single photon detector, 4th single photon Equipped with a detector,
Photons arriving at the quantum key receiving device are stochastically divided into two paths by the half mirror, one path is guided to the first polarization separation circuit, and the other path passes through the half-wave plate. And led to the second polarization separation circuit,
The first polarization separation circuit separates photons that have passed through one path into polarization components that are stochastically orthogonal to each other, and inputs them to the first single photon detector and the second single photon detector, respectively. ,
The second polarization separation circuit separates photons guided to the other path and passed through the half-wave plate into polarization components that are probabilistically orthogonal to each other, and the third single-photon detector, the fourth Each input to a single photon detector,
5. The photon is detected by the first single photon detector, the second single photon detector, the third single photon detector, and the fourth single photon detector. The multi-terminal quantum key distribution system according to any one of the above.
Nを2以上の整数とし、f bit/sを量子暗号鍵の想定最大鍵生成レートとして、
2Nf Hz以上の光周波数領域を有する量子もつれ光子対を発生する量子もつれ光源、該量子もつれ光源の出力を受け入れて2分岐する1×2光カプラと、互いにドロップ波長が異なる2N個の双方向型送受信端末を含む閉ループ型量子鍵配送伝送系、及び制御ユニットを備え、
2N個の前記双方向型送受信端末のそれぞれは、第1及び第2光サーキュレータと、ドロップ波長が変更可能である第1波長可変光アドドロップフィルタ及び第1量子鍵受信装置を備える第1受光転送ブロックと、ドロップ波長が変更可能である第2波長可変光アドドロップフィルタ及び第2量子鍵受信装置を備える第2受光転送ブロックとを備え、
前記閉ループ型量子鍵配送伝送系は、前記1×2光カプラと2N個の前記双方向型送受信端末を含む閉ループとして形成されており、
2N個のそれぞれの双方向型送受信端末が供える前記第1及び第2量子鍵受信装置は、隣接する前記双方向型送受信端末又は前記1×2光カプラからの出力光を受け入れて光子検出を行うと共に、量子暗号鍵を生成するための測定基底情報を発信し、かつ他の双方向型送受信端末からの測定基底情報を受信し、更に誤り訂正及び秘匿増幅機能を実行するための信号処理回路をそれぞれ含み、
前記制御ユニットは、2N個の前記双方向型送受信端末がそれぞれ備える前記第1及び第2波長可変光アドドロップフィルタのドロップ波長の選択を行い、かつ2N個の前記双方向型送受信端末から出力される測定基底情報を受け取り、対応する別の双方向型送受信端末へ転送し、
2N個の前記双方向型送受信端末の任意の2双方向型送受信端末間での量子鍵配送を実行し、かつ複数の2双方向型送受信端末間で同時に量子鍵配送を実行する
ことを特徴とする多端末量子鍵配送システム。
N is an integer of 2 or more, and f bit / s is the assumed maximum key generation rate of the quantum encryption key.
Quantum entangled light source that generates entangled photon pairs with optical frequency range of 2Nf Hz or higher, 1 × 2 optical coupler that splits into two by accepting the output of the entangled light source, and 2N bidirectional types with different drop wavelengths A closed loop quantum key distribution transmission system including a transmission and reception terminal, and a control unit;
Each of the 2N bidirectional transmission / reception terminals includes first and second optical circulators, a first tunable optical add / drop filter whose drop wavelength can be changed, and a first quantum key receiving device. A block, a second wavelength variable optical add / drop filter whose drop wavelength can be changed, and a second light receiving / transfer block including a second quantum key receiving device,
The closed-loop quantum key distribution transmission system is formed as a closed loop including the 1 × 2 optical coupler and 2N bidirectional transmission / reception terminals,
The first and second quantum key receivers provided by 2N bidirectional bidirectional transmission / reception terminals accept photons detected from adjacent bidirectional transmission / reception terminals or the 1 × 2 optical coupler and perform photon detection. And a signal processing circuit for transmitting measurement base information for generating a quantum encryption key, receiving measurement base information from another bidirectional transmission / reception terminal, and further executing an error correction and secret amplification function. Including each
The control unit selects a drop wavelength of the first and second tunable optical add / drop filters respectively provided in 2N of the bidirectional transmission / reception terminals, and is output from 2N of the bidirectional transmission / reception terminals. Receive the measurement base information and transfer it to the corresponding other bidirectional transmission / reception terminal,
Quantum key distribution between any two bidirectional transmission / reception terminals of the 2N bidirectional transmission / reception terminals, and simultaneous quantum key distribution between a plurality of two bidirectional transmission / reception terminals, Multi-terminal quantum key distribution system.
前記双方向型送受信端末は、
前記第1光サーキュレータ、前記第2光サーキュレータ、前記第1受光転送ブロック、前記第2受光転送ブロックを備え、
前記第1受光転送ブロックは前記第1量子鍵受信装置と前記第1波長可変光アドドロップフィルタを備えており、前記第2受光転送ブロックは前記第2量子鍵受信装置と前記第2波長可変光アドドロップフィルタを備えており、
前記第1光サーキュレータの第1ポートが前記第1波長可変光アドドロップフィルタのスルーポートに結合され、第3ポートが前記第2波長可変光アドドロップフィルタの入力ポートに結合され、
前記第2光サーキュレータの第1ポートが前記第2波長可変光アドドロップフィルタのスルーポートに結合され、第3ポートが前記第1波長可変光アドドロップフィルタの入力ポートに結合され、
前記第1波長可変光アドドロップフィルタのドロップポートには前記第1量子鍵受信装置が接続され、前記第2波長可変光アドドロップフィルタのドロップポートには前記第2量子鍵受信装置が接続されており、
前記閉ループ型量子鍵配送伝送系は、
量子もつれ光を伝搬させる光伝送路によって、前記1×2光カプラの第1光入出力端と1番目の前記双方向型送受信端末の第1光サーキュレータの第2ポートを接続し、1番目の前記双方向型送受信端末の第2光サーキュレータの第2ポートと2番目の前記双方向型送受信端末の第1光サーキュレータの第2ポートと接続し、順次、(2N-1)番目の前記双方向型送受信端末の第2光サーキュレータの第2ポートと2N番目の前記双方向型送受信端末の第1光サーキュレータの第2ポートと接続し、2N番目の前記双方向型送受信端末の第2光サーキュレータの第2ポートと前記1×2光カプラの第2光入出力端を接続して、前記1×2光カプラと2N個の前記双方向型送受信端末を含む閉ループとして形成されている
ことを特徴とする請求項6に記載の多端末量子鍵配送システム。
The bidirectional transmission / reception terminal is:
The first optical circulator, the second optical circulator, the first light receiving transfer block, the second light receiving transfer block,
The first light receiving and transferring block includes the first quantum key receiving device and the first wavelength variable optical add / drop filter, and the second light receiving and transferring block includes the second quantum key receiving device and the second wavelength variable light. It has an add / drop filter,
A first port of the first optical circulator is coupled to a through port of the first tunable optical add / drop filter, a third port is coupled to an input port of the second tunable optical add / drop filter,
The first port of the second optical circulator is coupled to the through port of the second wavelength tunable optical add / drop filter, the third port is coupled to the input port of the first wavelength tunable optical add / drop filter,
The first quantum key receiver is connected to a drop port of the first wavelength tunable optical add / drop filter, and the second quantum key receiver is connected to a drop port of the second wavelength tunable optical add / drop filter. And
The closed loop quantum key distribution transmission system is:
The first optical input / output end of the 1 × 2 optical coupler and the second port of the first optical circulator of the first bidirectional transceiver terminal are connected by an optical transmission path for propagating quantum entangled light. A second port of the second optical circulator of the bidirectional transmission / reception terminal is connected to a second port of the first optical circulator of the second bidirectional transmission / reception terminal, and sequentially the (2N-1) th bidirectional Connected to the second port of the second optical circulator of the second-type transmission / reception terminal and the second port of the first optical circulator of the 2N-th bidirectional transmission / reception terminal, The second port is connected to the second optical input / output terminal of the 1 × 2 optical coupler, and is formed as a closed loop including the 1 × 2 optical coupler and 2N bidirectional transmission / reception terminals. The multi-terminal quantum key distribution system according to claim 6.
前記第1及び第2波長可変光アドドロップフィルタは、
誘電体多層膜フィルタを備え、当該誘電体多層膜フィルタの透過光出力をスルー光として出力させ、反射光出力をドロップ光として出力させる
ことを特徴とする請求項6又は7に記載の多端末量子鍵配送システム。
The first and second wavelength tunable optical add / drop filters are:
The multi-terminal quantum according to claim 6 or 7, comprising a dielectric multilayer filter, wherein the transmitted light output of the dielectric multilayer filter is output as through light, and the reflected light output is output as drop light. Key distribution system.
前記第1及び第2波長可変光アドドロップフィルタは、
光サーキュレータと波長可変ブラッグ反射鏡とを備え、
前記光サーキュレータの第1ポートに入力された光は第2ポートから出力され、第2ポートに入力された光は第3ポートから出力され、
前記光サーキュレータの第2ポートには前記波長可変ブラッグ反射鏡が接続されており、前記光サーキュレータの第2ポートから出力された光のうち、前記波長可変ブラッグ反射鏡のブラッグ波長と一致した波長成分はブラッグ反射され再度前記光サーキュレータの第2ポートに入力されて第3ポートからドロップ光として出力され、
ブラッグ波長以外の成分は前記波長可変ブラッグ反射鏡を透過してスルー光として出力される
ことを特徴とする請求項6又は7に記載の多端末量子鍵配送システム。
The first and second wavelength tunable optical add / drop filters are:
It has an optical circulator and a wavelength tunable Bragg reflector,
The light input to the first port of the optical circulator is output from the second port, the light input to the second port is output from the third port,
The wavelength tunable Bragg reflector is connected to the second port of the optical circulator, and out of the light output from the second port of the optical circulator, the wavelength component that matches the Bragg wavelength of the wavelength tunable Bragg reflector Is Bragg-reflected and input again to the second port of the optical circulator and output as drop light from the third port.
The multi-terminal quantum key distribution system according to claim 6 or 7, wherein components other than the Bragg wavelength are transmitted through the wavelength tunable Bragg reflector and output as through light.
前記第1及び第2量子鍵受信装置は、
ハーフミラー、1/2波長板、第1偏光分離回路、第2偏光分離回路、第1単一光子検出器、第2単一光子検出器、第3単一光子検出器、第4単一光子検出器を備え、
当該量子鍵受信装置に到来した光子は前記ハーフミラーによって確率的に2つのパスに分けられ、一方のパスは前記第1偏光分離回路に導かれ、他方のパスは前記1/2波長板を通過して前記第2偏光分離回路に導かれ、
前記第1偏光分離回路は、一方のパスを通った光子を確率的に互いに直交する偏光成分に分離して、前記第1単一光子検出器、前記第2単一光子検出器にそれぞれ入力させ、
前記第2偏光分離回路も、他方のパスに導かれ前記1/2波長板を通過した光子を確率的に互いに直交する偏光成分に分離して、前記第3単一光子検出器、前記第4単一光子検出器にそれぞれ入力させ、
前記第1単一光子検出器、前記第2単一光子検出器、前記第3単一光子検出器、前記第4単一光子検出器で光子を検出する
ことを特徴とする請求項6〜9のいずれか一項に記載の多端末量子鍵配送システム。
The first and second quantum key receiving devices,
Half mirror, 1/2 wavelength plate, 1st polarization separation circuit, 2nd polarization separation circuit, 1st single photon detector, 2nd single photon detector, 3rd single photon detector, 4th single photon Equipped with a detector,
Photons arriving at the quantum key receiving device are stochastically divided into two paths by the half mirror, one path is guided to the first polarization separation circuit, and the other path passes through the half-wave plate. And led to the second polarization separation circuit,
The first polarization separation circuit separates photons that have passed through one path into polarization components that are stochastically orthogonal to each other, and inputs them to the first single photon detector and the second single photon detector, respectively. ,
The second polarization separation circuit also separates photons that have been guided to the other path and passed through the half-wave plate into polarization components that are probabilistically orthogonal to each other, and the third single-photon detector, the fourth Each input to a single photon detector,
10. The photon is detected by the first single photon detector, the second single photon detector, the third single photon detector, and the fourth single photon detector. The multi-terminal quantum key distribution system according to any one of the above.
前記量子もつれ光源は、
波長分割多重フィルタ、偏波分離合成回路、二次非線形光学媒体、90度偏波面回転及び光位相調整部、及びローパス光フィルタを備え、
前記偏波分離合成回路、前記二次非線形光学媒体、前記90度偏波面回転及び前記光位相調整部からサニャック型光干渉計が構成されており、
当該量子もつれ光源への入力励起光は、前記波長分割多重フィルタを通過して、45度偏光の励起光となって、前記偏波分離合成回路に入力され、
前記偏波分離合成回路で前記45度偏光の励起光は、前記サニャック型光干渉計を右回りするp偏光と左回りするs偏光に分岐されてそれぞれ当該サニャック型光干渉計を周回し、
前記二次非線形光学媒体で発生したシグナル光とアイドラー光は、前記波長分割多重フィルタで反射されて前記ローパス光フィルタで前記入力励起光の波長成分が除去されて、シグナル光とアイドラー光が量子もつれ光子対として出力される
ことを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の多端末量子鍵配送システム。
The quantum entangled light source is
A wavelength division multiplexing filter, a polarization separation / synthesis circuit, a second-order nonlinear optical medium, a 90-degree polarization plane rotation and optical phase adjustment unit, and a low-pass optical filter,
A Sagnac type optical interferometer is composed of the polarization separation / synthesis circuit, the second-order nonlinear optical medium, the 90-degree polarization plane rotation, and the optical phase adjustment unit,
The input excitation light to the quantum entangled light source passes through the wavelength division multiplex filter, becomes 45 degree polarized excitation light, and is input to the polarization separation / combination circuit,
In the polarization separation / combination circuit, the 45-degree polarized excitation light is branched into p-polarized light and s-polarized light that rotate clockwise around the Sagnac optical interferometer, and circulates around the Sagnac optical interferometer,
The signal light and idler light generated in the second-order nonlinear optical medium are reflected by the wavelength division multiplex filter, and the wavelength component of the input excitation light is removed by the low-pass optical filter, so that the signal light and idler light are entangled. It outputs as a photon pair, The multi-terminal quantum key distribution system as described in any one of Claims 1-10 characterized by the above-mentioned.
JP2014196897A 2014-09-26 2014-09-26 Multi-terminal quantum key distribution system Active JP6323280B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014196897A JP6323280B2 (en) 2014-09-26 2014-09-26 Multi-terminal quantum key distribution system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014196897A JP6323280B2 (en) 2014-09-26 2014-09-26 Multi-terminal quantum key distribution system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016072666A true JP2016072666A (en) 2016-05-09
JP6323280B2 JP6323280B2 (en) 2018-05-16

Family

ID=55864991

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014196897A Active JP6323280B2 (en) 2014-09-26 2014-09-26 Multi-terminal quantum key distribution system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6323280B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111245605A (en) * 2019-12-31 2020-06-05 华南师范大学 Multi-user measuring equipment independent QKD system and method based on GHZ entangled state
KR20220040053A (en) * 2020-09-23 2022-03-30 국방과학연구소 System and method for generating dual entanglements of frequency bin entanglement and polarization entanglement in atomic ensemble

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10504694A (en) * 1994-08-18 1998-05-06 ブリティッシュ・テレコミュニケーションズ・パブリック・リミテッド・カンパニー Quantum cryptography
WO2002025850A1 (en) * 2000-09-25 2002-03-28 Photonixnet Kabushiki Kaisha Add-drop filter, packet switch, wavelength multiplexing device, communication device, and communication network
JP2003018144A (en) * 2001-06-29 2003-01-17 Nec Corp Quantum code multinode network, and method of distributing key on multinode network, and quantum coder
US20100277712A1 (en) * 2005-03-24 2010-11-04 General Dynamics Advanced Information Systems, Inc. Entangled-photon range finding system and method
JP2013506373A (en) * 2009-09-29 2013-02-21 キネテイツク・リミテツド Method and apparatus for use in quantum key distribution
JP2013157915A (en) * 2012-01-31 2013-08-15 Oki Electric Ind Co Ltd Optical network, nodes, and route switching method in failure

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10504694A (en) * 1994-08-18 1998-05-06 ブリティッシュ・テレコミュニケーションズ・パブリック・リミテッド・カンパニー Quantum cryptography
WO2002025850A1 (en) * 2000-09-25 2002-03-28 Photonixnet Kabushiki Kaisha Add-drop filter, packet switch, wavelength multiplexing device, communication device, and communication network
JP2003018144A (en) * 2001-06-29 2003-01-17 Nec Corp Quantum code multinode network, and method of distributing key on multinode network, and quantum coder
US20100277712A1 (en) * 2005-03-24 2010-11-04 General Dynamics Advanced Information Systems, Inc. Entangled-photon range finding system and method
JP2013506373A (en) * 2009-09-29 2013-02-21 キネテイツク・リミテツド Method and apparatus for use in quantum key distribution
JP2013157915A (en) * 2012-01-31 2013-08-15 Oki Electric Ind Co Ltd Optical network, nodes, and route switching method in failure

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111245605A (en) * 2019-12-31 2020-06-05 华南师范大学 Multi-user measuring equipment independent QKD system and method based on GHZ entangled state
CN111245605B (en) * 2019-12-31 2022-11-11 广东尤科泊得科技发展有限公司 Multi-user measuring equipment independent QKD system and method based on GHZ entangled state
KR20220040053A (en) * 2020-09-23 2022-03-30 국방과학연구소 System and method for generating dual entanglements of frequency bin entanglement and polarization entanglement in atomic ensemble
KR102414411B1 (en) 2020-09-23 2022-06-29 국방과학연구소 System and method for generating dual entanglements of frequency bin entanglement and polarization entanglement in atomic ensemble

Also Published As

Publication number Publication date
JP6323280B2 (en) 2018-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5978917B2 (en) Multi-terminal quantum key distribution system
US10757570B2 (en) Architecture for reconfigurable quantum key distribution networks based on entangled photons directed by a wavelength selective switch
Joshi et al. A trusted node–free eight-user metropolitan quantum communication network
US11424838B2 (en) Quantum communication network
Ferreira da Silva et al. Proof-of-principle demonstration of measurement-device-independent quantum key distribution using polarization qubits
EP2484045B1 (en) Apparatus for use in quantum key distribution
US8041039B2 (en) Secret communications system and channel control method
Kim et al. Quantum communication with time-bin entanglement over a wavelength-multiplexed fiber network
WO2011036322A2 (en) System for integration of channels with quantum information in communication networks
Alia et al. Dynamic DV-QKD networking in trusted-node-free software-defined optical networks
Wang et al. A dynamic multi-protocol entanglement distribution quantum network
JP6323280B2 (en) Multi-terminal quantum key distribution system
Ruiz-Alba et al. Microwave photonics parallel quantum key distribution
Goodman et al. Quantum cryptography for optical networks: a systems perspective
Alshowkan et al. Quantum entanglement distribution for secret key establishment in metropolitan optical networks
Fitzke et al. An Entanglement-Based QKD System for Scalable Robust Multi-User Networks
Ortega et al. Implementation of space-division multiplexed entanglement-based quantum cryptography over multicore fiber
Tang Optically switched quantum key distribution network
Tang et al. High-speed quantum key distribution systems for optical fiber networks in campus and metro areas
Alia Advanced Quantum Communications for Next-generation Secure Optical Networks
Sellami Enhancing the Secure Transmission of Data Over Optical Fiber Networks from Source to Destination
Wang et al. A Reconfigurable Relay for Polarization Encoded QKD Networks
Louangvilay et al. Qubits are generated via PANDA ring resonator for optical codec
Yoshizawa et al. Polarization-based entanglement distribution and swapping at telecom wavelengths
Pittaluga Experimental implementation of twin-field Quantum Key Distribution protocols

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170515

TRDD Decision of grant or rejection written
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180228

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180313

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180326

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6323280

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150