JP2016519547A - 安全な有線通信およびワイヤレス通信のための量子暗号化技術を使用する非破損性公開鍵 - Google Patents
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Abstract
Description
・量子エンタングルされた2光子を生成するよう構成された光子供給源と、
・少なくとも4つの光ファイバ伝送ラインに動作可能に連結された光スイッチと、
・それぞれが光ファイバ伝送ラインのうちの1つに連結された、少なくとも4つの遠隔受信器ユニットと、
・光スイッチに動作可能に連結された第1処理コンポーネントと、
・第1処理コンポーネントに連結された第1サーバ・コンポーネントと、
・少なくとも4つのサーバ・コンポーネントからなり且つそれぞれが遠隔受信器ユニットのうちの1つに連結された、第2サーバ・コンポーネントと、
・1つまたは複数のクライアント処理システムであって、サーバ・コンポーネントにデータ要求を送り、データ要求に応答してサーバ・コンポーネントからデータを受け取ること、および受け取られたデータを使用して公開鍵を構築すること、を行うために、少なくとも4つのサーバ・コンポーネントのうちのそれぞれに動作可能にリンクされた、処理システムと、
を含む。
第1処理コンポーネントは、いずれの光ファイバ伝送ラインが第1量子エンタングルされた光子を伝送し、いずれの光ファイバ伝送ラインが第2量子エンタングルされた光子を伝送するかを判定するよう光スイッチを制御することと、係る判定を示す情報を第1処理コンポーネントに関連付けられた記憶装置に格納することと、を行うよう、構成される。
それぞれの遠隔受信器ユニットは第2処理コンポーネントを含む。第2処理コンポーネントは、第2処理コンポーネントが連結された光ファイバ伝送ライン上で受け取られた光子の1つまたは複数の量子状態を測定することと、測定された量子状態(単数または複数)を示す情報を第2処理コンポーネントに関連付けられた記憶装置に格納することと、を行うよう構成される。
第2サーバ・コンポーネントのうちのそれぞれは、第2処理コンポーネントに関連付けられた記憶装置から測定された量子状態(単数または複数)を示す情報を取得することにより、第2処理コンポーネントが連結された遠隔受信器ユニットにより測定された量子状態(単数または複数)を示す情報に関する1つまたは複数のクライアント処理システムからのデータ要求に応答することと、当該情報を1つまたは複数のクライアント処理システムに伝送することと、を行うよう構成される。
第1サーバ・コンポーネントは、1つまたは複数のクライアント処理システムから情報を受け取り、1つまたは複数のクライアント処理システムからの要求に応答し、それにより、それぞれの遠隔受信器から取得された量子状態情報が、それぞれのエンタングルされた光子対に対して準備された光スイッチと適切に相互関連されていることを確認することと、係る相互関連が確認されたことを、また係る相互関連が確認されないことを、1つまたは複数のクライアント処理システムに伝送することと、を行うよう構成される。
・第1処理コンポーネントからのデータに対する要求、および第2処理コンポーネントからのデータに対する要求を、量子エンタングルされた2光子からデータを生成するために、システムに提出することであって、前記システムは、
前記量子エンタングルされた2光子を生成するよう構成された光子供給源と、
少なくとも4つの光ファイバ伝送ラインに動作可能に連結された光スイッチと、
それぞれが光ファイバ伝送ラインのうちの1つに連結された、少なくとも4つの遠隔受信器ユニットと、
光スイッチに動作可能に連結された第3処理コンポーネントと、
第3処理コンポーネントに連結された第1サーバ・コンポーネントと、
少なくとも4つのサーバ・コンポーネントに連結され且つそれぞれが遠隔受信器ユニットのうちの1つに連結された、第2サーバ・コンポーネントと、
を含み、
光スイッチは、光子供給源から2光子を受け取り、それぞれの2光子を第1量子エンタングルされた光子および第2量子エンタングルされた光子として、光スイッチが連結された別個の光ファイバ伝送ラインに沿って伝送するよう、構成され、
第3処理コンポーネントは、いずれの光ファイバ伝送ラインが第1量子エンタングルされた光子を伝送し、いずれの光ファイバ伝送ラインが第2量子エンタングルされた光子を伝送するかを判定するよう光スイッチを制御することと、その判定を示す情報を第3処理コンポーネントに関連付けられた記憶装置に格納することと、を行うよう、構成され、
それぞれの遠隔受信器ユニットは第4処理コンポーネントを含み、第4処理コンポーネントは、第4処理コンポーネントが連結された光ファイバ伝送ライン上で受け取られた光子の1つまたは複数の量子状態を測定することと、測定された量子状態(単数または複数)を示す情報を第4処理コンポーネントに関連付けられた記憶装置に格納することと、を行うよう構成され、
第1サーバ・コンポーネントは、1つまたは複数のクライアント処理システムから情報を受け取り、1つまたは複数のクライアント処理システムからの要求に応答し、それにより、それぞれの遠隔受信器から取得された量子状態情報が、それぞれのエンタングルされた光子対に対して準備された光スイッチと適切に相互関連されていることを確認することと、その確認または非確認を、1つまたは複数のクライアント処理システムに伝送することと、を行うよう構成される、
ことと、
・データに対する要求に応答して、第1処理コンポーネントにおいて、システム内のそれぞれのサーバ・コンポーネントから、第1処理コンポーネントが連結された遠隔受信器ユニットにより測定された量子状態(単数または複数)を示す情報を受け取ることと、
・第1処理コンポーネントおよび第2処理コンポーネントから、遠隔受信器ユニットからの情報を、第1サーバ・コンポーネントに伝送することと、
・第1サーバ・コンポーネントにおいて、第1処理システムおよび/または第2処理システムからの情報を受け取り、受け取られた量子状態が、それぞれのエンタングルされた光子対に対して準備された光スイッチの構成と相互関連されていることを確認し、受け取られた情報の確認、または非確認を、第1処理システムおよび/または第2処理システムに伝送することと、
・公開鍵の確認を第1サーバ・コンポーネントから受け取り、受け取られたデータを使用して第1処理コンポーネントにおいて公開鍵を生成することと、
・公開鍵の確認を第1サーバ・コンポーネントから受け取り、受け取られたデータを使用して第2処理コンポーネントにおいて公開鍵を生成することと、
・通信を、第1処理コンポーネントにおいて、共有秘密鍵とともに、公開鍵を処理することにより生成された暗号鍵を使用して、非可逆性ブール関数を使用して暗号化し、この結果的に生成された鍵を使用し、可逆性ブール関数を使用して、送出されるデータを暗号化することと、
・暗号化された通信を第1処理コンポーネントから第2処理コンポーネントへと伝送することと、
・暗号化された通信を、第2処理コンポーネントにおいて、非可逆性ブール関数を使用して、共有秘密鍵とともに、公開鍵を処理することにより生成された暗号鍵を使用して復号し、可逆性ブール関数の逆関数を使用して、入信するデータを復号することと、
を含む。
Claims (14)
- 暗号化方法において使用するための公開鍵を生成するためのシステムであって、
量子エンタングルされた2光子を生成するよう構成された光子供給源と、
少なくとも4つの光ファイバ伝送ラインに動作可能に連結された光スイッチと、
それぞれが前記光ファイバ伝送ラインのうちの1つに連結された、少なくとも4つの遠隔受信器ユニットと、
前記光スイッチに動作可能に連結された第1処理コンポーネントと、
前記第1処理コンポーネントに連結された第1サーバ・コンポーネントと、
少なくとも4つのサーバ・コンポーネントからなり且つそれぞれが前記遠隔受信器ユニットのうちの1つに連結された、第2サーバ・コンポーネントと、
1つまたは複数のクライアント処理システムであって、前記サーバ・コンポーネントにデータ要求を送り、前記データ要求に応答して前記サーバ・コンポーネントからデータを受け取ること、および前記受け取られたデータを使用して前記公開鍵を構築すること、を行うために、前記少なくとも4つのサーバ・コンポーネントのうちのそれぞれに動作可能にリンクされた、クライアント処理システムと
を含み、
前記光スイッチが、前記光子供給源から前記2光子を受け取り、それぞれの2光子を第1量子エンタングルされた光子および第2量子エンタングルされた光子として、前記光スイッチが連結された別個の光ファイバ伝送ラインに沿って伝送するよう、構成され、
前記第1処理コンポーネントが、いずれの光ファイバ伝送ラインが前記第1量子エンタングルされた光子を伝送し、いずれの光ファイバ伝送ラインが前記第2量子エンタングルされた光子を伝送するかを判定するよう前記光スイッチを制御することと、前記判定を示す情報を前記第1処理コンポーネントに関連付けられた記憶装置に格納することと、を行うよう、構成され、
それぞれの遠隔受信器ユニットが第2処理コンポーネントを含み、前記第2処理コンポーネントが、前記第2処理コンポーネントが連結された前記光ファイバ伝送ライン上で受け取られた光子の1つまたは複数の量子状態を測定することと、前記測定された量子状態(単数または複数)を示す情報を前記第2処理コンポーネントに関連付けられた記憶装置に格納することと、を行うよう構成され、
前記第2サーバ・コンポーネントのうちのそれぞれが、前記第2処理コンポーネントに関連付けられた前記記憶装置から測定された前記量子状態(単数または複数)を示す前記情報を取得することにより、前記第2処理コンポーネントが連結された前記遠隔受信器ユニットにより測定された前記量子状態(単数または複数)を示す情報に関する前記1つまたは複数のクライアント処理システムからのデータ要求に応答することと、前記情報を前記1つまたは複数のクライアント処理システムに伝送することと、を行うよう構成され、
前記第1サーバ・コンポーネントが、前記1つまたは複数のクライアント処理システムから情報を受け取り、前記1つまたは複数のクライアント処理システムからの要求に応答し、それにより、それぞれの遠隔受信器から取得された前記量子状態情報が、それぞれのエンタングルされた光子対に対して準備された前記光スイッチの構成と適切に相互関連されていることを確認することと、前記確認または非確認を、前記1つまたは複数のクライアント処理システムに伝送することと、を行うよう構成される、
システム。 - 前記量子エンタングルされた2光子のうちの少なくとも1つが偏光エンタングルされている、請求項1に記載のシステム。
- 前記量子エンタングルされた2光子のうち少なくとも1つが運動量エンタングルされている、請求項1に記載のシステム。
- 前記量子エンタングルされた2光子のうち少なくとも1つがスペクトル的にエンタングルされている、請求項1に記載のシステム。
- 前記量子エンタングルされた2光子のうち少なくとも1つが空間的にエンタングルされている、請求項1に記載のシステム。
- 前記量子エンタングルされた2光子のうち少なくとも1つが時間的にエンタングルされている、請求項1に記載のシステム。
- 少なくとも1つのサーバ・コンポーネントが前記光スイッチから少なくとも1キロメートルの距離に分散されている、請求項1に記載のシステム。
- 能動的な偏光補償が、前記光ファイバにおける偏光回転の変化を検知または緩和するために使用される、請求項2に記載のシステム。
- 前記1つまたは複数のクライアント処理システムがそれぞれ前記光スイッチから、それぞれのサーバ・コンポーネントが前記光スイッチから分散されている前記距離よりも小さい距離に分散されている、請求項7に記載のシステム。
- 前記1つまたは複数のクライアント処理システムが、前記1つまたは複数のクライアント処理システム上に格納された共有秘密鍵とともに前記公開鍵を、ブール関数を使用して処理することにより、前記暗号化方法のためにデータを暗号化および/または復号することにおいて使用するための暗号鍵を生成するよう構成されている、請求項1に記載のシステム。
- 前記ブール関数が暗号鍵を生成することにおいて使用するためのOR関数である、請求項10に記載のシステム。
- 前記暗号鍵が、前記送出されるデータを暗号化するためのブールXOR関数、および入信するデータを復号することに使用するためのXOR関数とともに使用される、請求項11に記載のシステム。
- 第1処理コンポーネントから第2処理コンポーネントへと送られる通信を暗号化および復号する方法であって、前記第1処理コンポーネントおよび前記第2処理コンポーネントがそれぞれ、共有秘密鍵を示す、前記第1処理コンポーネントおよび前記第2処理コンポーネント上に格納されたデータを含み、前記方法が、
前記第1処理コンポーネントからのデータに対する要求、および前記第2処理コンポーネントからのデータに対する要求を、量子エンタングルされた2光子からデータを生成するために、システムに提出することであって、前記システムが、
前記量子エンタングルされた2光子を生成するよう構成された光子供給源と、
少なくとも4つの光ファイバ伝送ラインに動作可能に連結された光スイッチと、
それぞれが前記光ファイバ伝送ラインのうちの1つに連結された、少なくとも4つの遠隔受信器ユニットと、
前記光スイッチに動作可能に連結された第3処理コンポーネントと、
前記第3処理コンポーネントに連結された第1サーバ・コンポーネントと、
少なくとも4つのサーバ・コンポーネントに連結され且つそれぞれが前記遠隔受信器ユニットのうちの1つに連結された、第2サーバ・コンポーネントと
を含み、
前記光スイッチが、前記光子供給源から前記2光子を受け取り、それぞれの2光子を第1量子エンタングルされた光子および第2量子エンタングルされた光子として、前記光スイッチが連結された別個の光ファイバ伝送ラインに沿って伝送するよう、構成され、
前記第3処理コンポーネントが、いずれの光ファイバ伝送ラインが前記第1量子エンタングルされた光子を伝送し、いずれの光ファイバ伝送ラインが前記第2量子エンタングルされた光子を伝送するかを判定するよう前記光スイッチを制御することと、前記判定を示す情報を前記第3処理コンポーネントに関連付けられた記憶装置に格納することと、を行うよう、構成され、
それぞれの遠隔受信器ユニットが第4処理コンポーネントを含み、前記第4処理コンポーネントが、前記第4処理コンポーネントが連結された前記光ファイバ伝送ライン上で受け取られた光子の1つまたは複数の量子状態を測定することと、前記測定された量子状態(単数または複数)を示す情報を前記第4処理コンポーネントに関連付けられた記憶装置に格納することと、を行うよう構成され、
前記第1サーバ・コンポーネントが、前記1つまたは複数のクライアント処理システムから情報を受け取り、前記1つまたは複数のクライアント処理システムからの要求に応答し、それにより、それぞれの遠隔受信器から取得された前記量子状態情報が、それぞれのエンタングルされた光子対に対して準備された前記光スイッチの構成と適切に相互関連されていることを確認することと、前記確認または非確認を、前記1つまたは複数のクライアント処理システムに伝送することと、を行うよう構成される、
ことと、
前記データに対する要求に応答して、前記第1処理コンポーネントにおいて、前記システム内のそれぞれのサーバ・コンポーネントから、前記第1処理コンポーネントが連結された前記遠隔受信器ユニットにより測定された前記量子状態(単数または複数)を示す情報を受け取ることと、
前記第1処理コンポーネントおよび前記第2処理コンポーネントから、前記遠隔受信器ユニットからの前記情報を前記第1サーバ・コンポーネントに伝送することと、
前記第1サーバ・コンポーネントにおいて、前記第1処理システムおよび/または前記第2処理システムから情報を受け取り、前記受け取られた量子状態が、それぞれのエンタングルされた光子対に対して準備された前記光スイッチの前記構成と相互関連されていることを確認し、前記受け取られた情報の確認、または非確認を、前記第1処理システムおよび/または前記第2処理システムに伝送することと、
前記公開鍵の確認を前記第1サーバ・コンポーネントから受け取り、前記受け取られたデータを使用して前記第1処理コンポーネントにおいて公開鍵を生成することと、
前記公開鍵の確認を前記第1サーバ・コンポーネントから受け取り、前記受け取られたデータを使用して前記第2処理コンポーネントにおいて公開鍵を生成することと、
前記通信を、前記第1処理コンポーネントにおいて、前記共有秘密鍵とともに、前記公開鍵を処理することにより生成された暗号鍵を使用して、非可逆性ブール関数を使用して暗号化し、この結果的に生成された鍵を使用し、可逆性ブール関数を使用して、前記送出されるデータを暗号化することと、
前記暗号化された通信を前記第1処理コンポーネントから前記第2処理コンポーネントへと伝送することと、
前記暗号化された通信を、前記第2処理コンポーネントにおいて、非可逆性ブール関数を使用して前記共有秘密鍵とともに、前記公開鍵を処理することにより生成された暗号鍵を使用して復号し、前記可逆性ブール関数の逆関数を使用して、前記入信するデータを復号することと、
を含む、方法。 - 前記暗号化されたメッセージが、分散された新規の秘密鍵であり、前記第1処理コンポーネントと前記第2処理コンポーネントとの間で共有される、請求項13に記載の方法。
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