JP2017169187A - Quantum key distribution device, quantum key distribution system, and quantum key distribution method - Google Patents

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佳道 谷澤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a quantum key distribution device, quantum key distribution system, and quantum key distribution method, capable of implementing provision of services of quantum key distribution and a quantum cryptography technology that handle a parameter or variation individually requested by an object using a cryptographic key.SOLUTION: A quantum key distribution device of an embodiment is connected to another quantum key distribution device via a quantum communication path and shares a cryptographic key with the other quantum key distribution device, the quantum key distribution device comprising a common processing unit, one or more individual processing units, and a distribution unit. The common processing unit outputs intermediate data on the basis of bit information acquired through transmission or reception of a photon string with the other quantum key distribution device via the quantum communication path. The individual processing units create or provide the cryptographic key on the basis of the intermediate data. The distribution unit distributes the intermediate data output by the common processing unit to two or more distribution destinations including the one or more individual processing units.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明の実施形態は、量子鍵配送装置、量子鍵配送システム、および量子鍵配送方法に関する。   Embodiments described herein relate generally to a quantum key distribution device, a quantum key distribution system, and a quantum key distribution method.

量子鍵配送システムは、送信ノードと、受信ノードと、それを接続する光ファイバリンクとを含んで構成される。送信ノードは、光ファイバの通信路である光ファイバリンク(量子通信路)を介して、単一光子を連続的に受信ノードに送信する。その後、送信ノードと受信ノードとが相互に制御情報を交換することによって、送信ノードと受信ノードとの間で安全に暗号鍵を共有する。この技術は、一般に量子鍵配送(QKD:Quantum Key Distribution)と呼ばれる技術により実現される。   The quantum key distribution system includes a transmission node, a reception node, and an optical fiber link that connects the transmission node and the reception node. The transmitting node continuously transmits single photons to the receiving node via an optical fiber link (quantum communication path) that is an optical fiber communication path. Thereafter, the transmitting node and the receiving node exchange control information with each other, thereby securely sharing the encryption key between the transmitting node and the receiving node. This technique is realized by a technique generally called quantum key distribution (QKD).

また、量子鍵配送では、暗号鍵を共有するために利用される光子は、観測されることで物理的な状態が変化するという量子力学の基本原理の一つである不確定性原理を有する。この原理により、送信ノードが送信した暗号鍵の情報を含む光子を量子通信路上で盗聴者が観測すると、光子の物理的な状態が変化し、光子を受け取った受信ノードは、盗聴者に光子を観測されたことを検出することができる。この結果、送信ノードで得られた光子列、および受信ノードで検出された光子列を基にして、送信ノードと受信ノードとの相互間で制御情報を交換することにより、最終的に安全な暗号鍵が得られる。   Also, in quantum key distribution, photons used to share cryptographic keys have an uncertainty principle, which is one of the basic principles of quantum mechanics that a physical state changes when observed. Based on this principle, when an eavesdropper observes a photon containing information on the encryption key transmitted by the transmitting node on the quantum communication path, the physical state of the photon changes, and the receiving node receiving the photon sends the photon to the eavesdropper. The observation can be detected. As a result, based on the photon sequence obtained at the transmission node and the photon sequence detected at the reception node, control information is exchanged between the transmission node and the reception node, so that a secure encryption is finally achieved. The key is obtained.

2つのノード(例えば、上述の送信ノードおよび受信ノード)は、共有された上述の暗号鍵を使用して暗号化および復号化を行い、ワンタイムパッドと呼ばれる暗号通信方式を利用して暗号データ通信を行う。ワンタイムパッドとは、データ1バイトを暗号鍵1バイトで暗号化して送信し、受信時には同じ1バイトの暗号鍵を利用して復号化し、一度利用した暗号鍵は破棄する暗号通信方式である。このワンタイムパッドによる暗号データ通信では、いかなる知識を有する盗聴者によっても解読できないことが情報理論により保証されている。このように、量子鍵配送により共有された安全な暗号鍵を用いて暗号データ通信を行う技術を量子暗号技術という。量子鍵配送および量子暗号技術は、このように非常に高いセキュリティ機能を提供するものである。   Two nodes (for example, the transmission node and the reception node described above) perform encryption and decryption using the shared encryption key described above, and perform encrypted data communication using an encryption communication method called a one-time pad. I do. The one-time pad is an encryption communication method in which 1 byte of data is encrypted and transmitted with 1 byte of an encryption key, decrypted using the same 1-byte encryption key at the time of reception, and the once used encryption key is discarded. In the encrypted data communication using this one-time pad, it is guaranteed by information theory that an eavesdropper having any knowledge cannot decipher. In this way, a technique for performing encrypted data communication using a secure encryption key shared by quantum key distribution is called a quantum encryption technique. The quantum key distribution and the quantum cryptography technology thus provide a very high security function.

一方、量子鍵配送を実現するためには、上述のように、単一の光子を連続的に送受信するための光学素子等を高精度で制御する技術が必要となるため、そのコストは高くなる。また、送信ノードと受信ノードとの間を接続する光ファイバの敷設も必要となり、そのコストも高くなる。このようにコストが高い装置および設備を、小規模なアプリケーションまたは、量子鍵配送サービスまたは量子暗号サービスの複数の利用者向けに個別に設置および敷設することは、コストの面から困難になる。これに対応するための技術として、一式の量子鍵配送装置を用いて、複数のアプリケーション向けに暗号鍵を提供する運用方式を採用した技術が提案されている。   On the other hand, in order to realize quantum key distribution, as described above, a technique for controlling an optical element or the like for continuously transmitting / receiving a single photon with high accuracy is required, and the cost is increased. . In addition, it is necessary to install an optical fiber that connects the transmission node and the reception node, which increases the cost. It is difficult from the viewpoint of cost to install and install such high-cost apparatuses and facilities individually for a small-scale application or a plurality of users of the quantum key distribution service or the quantum cryptography service. As a technique for dealing with this, a technique has been proposed that employs an operation method of providing an encryption key for a plurality of applications using a set of quantum key distribution devices.

しかしながら、上述の技術では、一式の量子鍵配送装置によって生成され蓄積された暗号鍵を、複数のアプリケーションに割り当てるのみである。従って、低コストで複数種類の量子鍵配送を提供したり、複数の利用者ごとに異なる量子鍵配送および量子暗号技術に関する各種パラメータまたはアルゴリズム等のバリエーションを用いてそれぞれ異なる量子鍵配送または量子暗号機能を提供したり、複数の利用者に対して、各利用者の要求に応じた量子鍵配送または量子暗号機能を提供したりすることができないという問題がある。   However, in the above-described technique, the encryption key generated and stored by the set of quantum key distribution devices is only assigned to a plurality of applications. Therefore, it is possible to provide multiple types of quantum key distribution at low cost, or different quantum key distribution or quantum cryptography functions using variations of various parameters or algorithms related to quantum key distribution and quantum cryptography technology that are different for multiple users. Or providing a plurality of users with a quantum key distribution or a quantum cryptography function according to each user's request.

米国特許第7646873号明細書US Pat. No. 7,646,873 特開2014−53816号公報JP 2014-53816 A

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、暗号鍵を利用する対象が個別に要求するパラメータまたはバリエーションに応じた量子鍵配送および量子暗号技術のサービスの提供を実現することができる量子鍵配送装置、量子鍵配送システム、および量子鍵配送方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and is capable of realizing quantum key distribution and provision of a quantum cryptography service according to parameters or variations individually requested by an object using the encryption key. An object is to provide a key distribution device, a quantum key distribution system, and a quantum key distribution method.

実施形態の量子鍵配送装置は、他の量子鍵配送装置と、量子通信路で接続され、暗号鍵を共有する量子鍵配送装置であって、共通処理部と、1以上の個別処理部と、配分部と、を備える。共通処理部は、量子通信路を介して他の量子鍵配送装置との間で光子列の送信または受信により取得したビット情報に基づいて中間データを出力する。個別処理部は、中間データに基づき暗号鍵を生成または提供する。配分部は、共通処理部で出力した中間データを1以上の個別処理部を含む2以上の配分先に配分する。   The quantum key distribution device according to the embodiment is a quantum key distribution device that is connected to another quantum key distribution device through a quantum communication channel and shares an encryption key, and includes a common processing unit, one or more individual processing units, And a distribution unit. The common processing unit outputs intermediate data based on the bit information acquired by transmitting or receiving the photon sequence to or from another quantum key distribution device via the quantum communication path. The individual processing unit generates or provides an encryption key based on the intermediate data. The distribution unit distributes the intermediate data output by the common processing unit to two or more distribution destinations including one or more individual processing units.

量子鍵配送システムの全体構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the whole structure of a quantum key distribution system. QKD装置のハードウェア構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the hardware constitutions of a QKD apparatus. 一般的なQKD装置の機能ブロックの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the functional block of a general QKD apparatus. 一般的な暗号鍵の共有動作を示すシーケンス図である。FIG. 10 is a sequence diagram showing a common encryption key sharing operation. 仮想QKD装置の構成を概念的に説明する図である。It is a figure which illustrates notionally the structure of a virtual QKD apparatus. 第1の実施形態に係るQKD装置の機能ブロックの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the functional block of the QKD apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係るQKD装置の機能ブロックの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the functional block of the QKD apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施形態に係るQKD装置の機能ブロックの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the functional block of the QKD apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施形態に係るQKD装置の機能ブロックの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the functional block of the QKD apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 第4の実施形態に係るQKD装置の機能ブロックの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the functional block of the QKD apparatus which concerns on 4th Embodiment. 第5の実施形態に係るQKD装置の機能ブロックの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the functional block of the QKD apparatus which concerns on 5th Embodiment. 第6の実施形態に係るQKD装置の機能ブロックの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the functional block of the QKD apparatus which concerns on 6th Embodiment.

以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る量子鍵配送装置、量子鍵配送システム、および量子鍵配送方法を詳細に説明する。ただし、図面は模式的なものであるため、具体的な構成は以下の説明を参酌して判断すべきものである。   Hereinafter, a quantum key distribution device, a quantum key distribution system, and a quantum key distribution method according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, since the drawings are schematic, a specific configuration should be determined in consideration of the following description.

(第1の実施形態)
図1は、量子鍵配送システムの全体構成の一例を示す図である。図1を参照しながら、量子鍵配送システム100の構成について説明する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the overall configuration of a quantum key distribution system. The configuration of the quantum key distribution system 100 will be described with reference to FIG.

図1に示すように、量子鍵配送システム100は、QKD装置1(量子鍵配送装置)と、QKD装置2(量子鍵配送装置)と、光ファイバリンク3と、通信ケーブル4と、含んで構成されている。   As shown in FIG. 1, the quantum key distribution system 100 includes a QKD device 1 (quantum key distribution device), a QKD device 2 (quantum key distribution device), an optical fiber link 3, and a communication cable 4. Has been.

QKD装置1は、レーザにより発生した、暗号鍵を生成する基となる単一光子から構成される光子列を、光ファイバリンク3を介して、QKD装置2へ送信する送信機である。QKD装置1は、送信した光子列を基に、後述する鍵蒸留処理(シフティング処理、誤り訂正処理および秘匿性増強処理)等を実行して、暗号鍵を生成する。また、鍵蒸留処理の際、QKD装置1は、QKD装置2との間で、通信ケーブル4を介して制御情報(単一光子ではなく一般のデジタルデータであり、以下、「鍵蒸留処理データ」と称する場合がある)の交換を行う。ここで、鍵蒸留処理データの他、後述するようにアプリケーション(後述の図6に示す鍵利用部106a〜106c、206a〜206c)が通信するデータの通信経路となる通信ケーブル4を、「古典通信路」と称する場合がある。なお、鍵蒸留処理データは、通信ケーブル4ではなく、QKD装置1とQKD装置2との間の光ファイバリンク3を介して転送されてもよく、または、これ以外の通信経路(例えば、一般のインターネット回線等)を用いて転送されてもよい。   The QKD device 1 is a transmitter that transmits a photon string, which is generated by a laser and includes a single photon that is a base for generating an encryption key, to the QKD device 2 via an optical fiber link 3. The QKD device 1 performs a key distillation process (shifting process, error correction process, and confidentiality enhancement process), which will be described later, based on the transmitted photon sequence, and generates an encryption key. Further, during the key distillation process, the QKD apparatus 1 communicates with the QKD apparatus 2 via the communication cable 4 (control information (general digital data, not a single photon, hereinafter “key distillation process data”). Exchange). Here, in addition to the key distillation process data, as will be described later, a communication cable 4 serving as a communication path for data communicated by applications (key utilization units 106a to 106c and 206a to 206c shown in FIG. Sometimes referred to as “road”. Note that the key distillation processing data may be transferred via the optical fiber link 3 between the QKD device 1 and the QKD device 2 instead of the communication cable 4, or other communication path (for example, a general communication path) It may be transferred using an internet line or the like.

QKD装置2は、暗号鍵を生成する基となる単一光子から構成される光子列を、光ファイバリンク3を介して、QKD装置1から受信する受信機である。QKD装置2は、受信した光子列を基に、後述する鍵蒸留処理(シフティング処理、誤り訂正処理および秘匿性増強処理)等を実行して、QKD装置1が生成した暗号鍵と同一の暗号鍵を生成する。また、鍵蒸留処理の際、QKD装置2は、QKD装置1との間で、通信ケーブル4を介して制御情報(鍵蒸留処理データ)の交換を行う。   The QKD device 2 is a receiver that receives from the QKD device 1 via the optical fiber link 3 a photon string that is composed of a single photon that is a basis for generating an encryption key. The QKD device 2 executes key distillation processing (shifting processing, error correction processing, and confidentiality enhancement processing) described later based on the received photon sequence, and the same encryption key as the encryption key generated by the QKD device 1 Generate a key. In addition, during the key distillation process, the QKD device 2 exchanges control information (key distillation process data) with the QKD device 1 via the communication cable 4.

光ファイバリンク3は、QKD装置1が出力した単一光子の送信路となる量子通信路として機能する光ファイバケーブルである。通信ケーブル4は、QKD装置1とQKD装置2との間で、鍵蒸留処理データの他、後述するようにアプリケーションの通信データを通信するために古典通信路として機能するケーブルである。   The optical fiber link 3 is an optical fiber cable that functions as a quantum communication path serving as a transmission path for a single photon output from the QKD device 1. The communication cable 4 is a cable that functions as a classical communication path for communicating communication data of an application as described later in addition to key distillation processing data between the QKD device 1 and the QKD device 2.

このようなQKD装置1とQKD装置2とを含む量子鍵配送システム100においては、QKD装置1が送信した光子列を光ファイバリンク3上で盗聴者が観測すると、光子の物理的状態が変化し、光子を受信したQKD装置2は、盗聴者に光子を観測されたことを認識することができる。   In the quantum key distribution system 100 including the QKD device 1 and the QKD device 2 described above, when an eavesdropper observes the photon sequence transmitted by the QKD device 1 on the optical fiber link 3, the physical state of the photon changes. The QKD device 2 that has received the photon can recognize that the photon has been observed by an eavesdropper.

また、QKD装置1、2の上述の光子の送受信処理、鍵蒸留処理、ならびに、後述する鍵管理(暗号鍵の管理)および鍵利用(暗号鍵の利用)においては、設定項目等についての複数のパラメータ、または、アルゴリズムの選択等の動作についての複数のバリエーションが存在する。そして、それぞれのアプリケーションの要求、サービスレベルアグリーメント、またはアプリケーションの実施形態に応じて、これらのパラメータおよびバリエーションを適切に選択すべき場合がある。ここで、サービスレベルアグリーメントとは、物理的なQKD装置を保有し、量子鍵配送のサービスまたは量子暗号機能のサービスを提供する提供者の立場からは、サービスの利用者に対し、何らかの条件を持って提供するサービスの品質を定義するものをいう。例えば、可用性および利用料金等に関する規定等が代表的である。量子鍵配送のサービスまたは量子暗号機能のサービスの観点からは、鍵生成速度、提供する暗号鍵の中間データの誤り率、速度・誤り率・基底偏り・レーザ強度の分散等が挙げられる。これらに対する条件規定がサービスレベルアグリーメントとなり得る。一方、物理QKD装置を保有せず、本実施形態の量子鍵配送のサービスまたは量子暗号機能のサービスの利用者の立場からは、あるサービスを利用する上で、様々な選択肢(パラメータおよびバリエーションの組み合わせ)があり得る。サービスの運用可能性および運用コスト等の観点から、量子鍵配送および量子暗号機能についてのパラメータ・バリエーションを選択することが考えられる。量子鍵配送および量子暗号機能の具体的な処理である光子の送受信処理、鍵蒸留処理、鍵管理および鍵利用におけるパラメータおよびバリエーションについての詳細は、後述する。   In the above-described photon transmission / reception process, key distillation process, and key management (encryption key management) and key use (encryption key use) described later of the QKD devices 1 and 2, a plurality of setting items and the like are set. There are a number of variations of operations such as parameter or algorithm selection. These parameters and variations may then be appropriately selected depending on the respective application requirements, service level agreements, or application embodiments. Here, the service level agreement means that, from the standpoint of a provider who owns a physical QKD device and provides a quantum key distribution service or a quantum cryptographic function service, there are some conditions for the service user. That defines the quality of service provided. For example, provisions relating to availability and usage charges are typical. From the viewpoint of quantum key distribution service or quantum cryptographic function service, the key generation speed, the error rate of the intermediate data of the encryption key to be provided, the speed, error rate, base bias, dispersion of laser intensity, and the like can be mentioned. Conditional provisions for these can be service level agreements. On the other hand, from the standpoint of the user of the quantum key distribution service or quantum cryptographic function service of this embodiment without having a physical QKD device, various options (combinations of parameters and variations) ) Is possible. From the viewpoint of service operability and operation cost, it is conceivable to select parameter variations for quantum key distribution and quantum cryptography functions. Details of parameters and variations in photon transmission / reception processing, key distillation processing, key management, and key utilization, which are specific processing of quantum key distribution and quantum cryptography functions, will be described later.

図2は、QKD装置のハードウェア構成の一例を示す図である。図2を参照しながら、QKD装置1、2のハードウェア構成について説明する。なお、以下では、QKD装置1を例にして説明をする。   FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of the QKD apparatus. The hardware configuration of the QKD devices 1 and 2 will be described with reference to FIG. In the following description, the QKD device 1 will be described as an example.

図2に示すように、QKD装置1は、CPU(Central Processing Unit)301と、ROM(Read Only Memory)302と、RAM(Random Access Memory)303と、通信I/F304と、補助記憶装置305と、光学処理装置306と、を備えている。   As shown in FIG. 2, the QKD device 1 includes a CPU (Central Processing Unit) 301, a ROM (Read Only Memory) 302, a RAM (Random Access Memory) 303, a communication I / F 304, an auxiliary storage device 305, and the like. And an optical processing device 306.

CPU301は、QKD装置1全体の動作を制御する演算装置である。ROM302は、CPU301が各機能を制御するために実行するBIOS(Basic Input/Output System)またはファームウェア等のプログラムを記憶する不揮発性記憶装置である。RAM303は、CPU301のワークメモリ等として機能する揮発性記憶装置である。   The CPU 301 is an arithmetic device that controls the overall operation of the QKD device 1. The ROM 302 is a nonvolatile storage device that stores programs such as BIOS (Basic Input / Output System) or firmware executed by the CPU 301 to control each function. A RAM 303 is a volatile storage device that functions as a work memory of the CPU 301.

通信I/F304は、古典通信路(通信ケーブル4等)を介してデータ通信を行うためのインターフェースである。通信I/F304は、例えば、10Base−T、100Base−TXもしくは1000Base−T等のEthernet(登録商標)に対応したインターフェースであってもよく、または、光ファイバ用インターフェースであってもよい。   The communication I / F 304 is an interface for performing data communication via a classical communication path (communication cable 4 or the like). The communication I / F 304 may be an interface corresponding to Ethernet (registered trademark) such as 10Base-T, 100Base-TX, or 1000Base-T, or may be an optical fiber interface.

補助記憶装置305は、CPU301で実行される各種プログラム、ならびに暗号鍵の共有動作(量子鍵配送)の過程で生成した中間データおよび暗号鍵等を記憶して蓄積する不揮発性記憶装置である。補助記憶装置305は、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、フラッシュメモリまたは光ディスク等の電気的、磁気的または光学的に記憶可能な記憶装置である。   The auxiliary storage device 305 is a non-volatile storage device that stores and accumulates various programs executed by the CPU 301 and intermediate data and encryption keys generated during the encryption key sharing operation (quantum key distribution). The auxiliary storage device 305 is a storage device capable of electrical, magnetic, or optical storage such as an HDD (Hard Disk Drive), an SSD (Solid State Drive), a flash memory, or an optical disk.

光学処理装置306は、量子通信路を介して、光子列を送信または受信する光学装置である。QKD装置1の光学処理装置306は、例えば、乱数によって発生させたビット情報であるビット列(光子ビット列)を基に、例えばランダムに選択した基底により生成した基底情報に基づく偏光状態となるように生成した単一光子から構成される光子列を、量子通信路(図1に示す光ファイバリンク3)を介して、QKD装置2の光学処理装置306に送信する。すなわち、QKD装置1の光学処理装置306により発生された光子列の各光子は、「0」か「1」かの1ビットの情報を有する。QKD装置2の光学処理装置306は、量子通信路を介して、QKD装置1の光学処理装置306から光子列を受信し、受信した光子列を、例えばランダムに選択した基底により生成した基底情報に基づいて読み取ることによってビット情報である光子ビット列を得る。   The optical processing device 306 is an optical device that transmits or receives a photon train through a quantum communication path. The optical processing device 306 of the QKD device 1 generates, for example, a polarization state based on basis information generated by, for example, a randomly selected basis, based on a bit sequence (photon bit sequence) that is bit information generated by random numbers. The photon string composed of the single photons is transmitted to the optical processing device 306 of the QKD device 2 through the quantum communication path (the optical fiber link 3 shown in FIG. 1). That is, each photon of the photon train generated by the optical processing device 306 of the QKD device 1 has 1-bit information of “0” or “1”. The optical processing device 306 of the QKD device 2 receives the photon sequence from the optical processing device 306 of the QKD device 1 via the quantum communication path, and converts the received photon sequence into basis information generated by, for example, a randomly selected basis. The photon bit string which is bit information is obtained by reading based on the above.

上述のCPU301、ROM302、RAM303、通信I/F304、補助記憶装置305、および光学処理装置306は、アドレスバスおよびデータバス等のバス307によって互いに通信可能に接続されている。   The CPU 301, the ROM 302, the RAM 303, the communication I / F 304, the auxiliary storage device 305, and the optical processing device 306 described above are connected to each other via a bus 307 such as an address bus and a data bus.

図3は、一般的なQKD装置の機能ブロックの構成の一例を示す図である。図3を参照しながら、一般的な量子鍵配送システム(量子鍵配送システム500)のQKD装置(QKD装置10、20)の機能ブロックの構成について説明する。   FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a functional block configuration of a general QKD apparatus. With reference to FIG. 3, the configuration of functional blocks of a QKD device (QKD devices 10 and 20) of a general quantum key distribution system (quantum key distribution system 500) will be described.

図3に示すように、QKD装置10は、量子鍵共有部11と、シフティング処理部12と、誤り訂正処理部13と、秘匿性増強処理部14と、鍵管理部15と、鍵利用部16と、通信部17と、記憶部18と、を有する。   As shown in FIG. 3, the QKD device 10 includes a quantum key sharing unit 11, a shifting processing unit 12, an error correction processing unit 13, a confidentiality enhancement processing unit 14, a key management unit 15, and a key use unit. 16, a communication unit 17, and a storage unit 18.

量子鍵共有部11は、例えば、乱数によって発生させたビット情報である光子ビット列を基に、例えばランダムに選択した基底により生成した基底情報(送信基底)に基づく偏光状態となるように生成した単一光子から構成される光子列を、量子通信路を介して、QKD装置20の量子鍵共有部21に送信する光子送信処理を行う機能部である。量子鍵共有部11は、発生させた光子ビット列および送信基底(これらを含む情報を「送信光子情報」という場合がある)を記憶部18に記憶させる。量子鍵共有部11は、生成した送信基底および光子ビット列を、シフティング処理部12に送る。なお、量子鍵共有部11は、後述するように、古典通信路を介して、量子鍵共有部21から受信した、量子鍵共有部21が光子を検出した時刻を示す情報に基づいて、光子ビット列から検出した光子に対応するビット情報を抽出し、これを新たに光子ビット列とするものとしてもよい。   The quantum key sharing unit 11 is, for example, based on a photon bit string that is bit information generated by random numbers, for example, a single unit generated so as to have a polarization state based on base information (transmission base) generated by a randomly selected base. This is a functional unit that performs photon transmission processing for transmitting a photon sequence composed of one photon to the quantum key sharing unit 21 of the QKD device 20 via a quantum communication path. The quantum key sharing unit 11 stores the generated photon bit string and the transmission base (information including these may be referred to as “transmission photon information”) in the storage unit 18. The quantum key sharing unit 11 sends the generated transmission base and photon bit string to the shifting processing unit 12. As will be described later, the quantum key sharing unit 11 receives a photon bit string based on the information received from the quantum key sharing unit 21 via the classical communication channel and indicating the time when the quantum key sharing unit 21 detected the photon. It is also possible to extract bit information corresponding to the photons detected from, and to make this a new photon bit string.

量子鍵共有部11による単一光子の発生源として、レーザ光源を減衰させたものを用いることが可能である。この場合、光子送信処理において、レーザ光源の強度、減衰率、およびその分散等がパラメータとなる。また、量子鍵共有部11による単一光子の発生源としてレーザ光源を用いる場合、送信基底により光子ビット列の情報を光子列にエンコードする際、厳密には単一光子ではなく、複数の光子が送出される場合がある。このような場合を排除し、量子鍵配送の安全性を保証するため、デコイ法と呼ばれる方法が用いられる。デコイ法では、レーザ光源の出力の強度を、常に一定とするのではなく、ある一定の確率で、通常のビットを送信するための出力の強度とは異なる強度のパルスで光子を送信する。この通常の出力の強度とは異なる強度で送信されるパルスとして、デコイパルスとバキュームパルスとが存在する。この場合、光子送信処理において、デコイパルスまたはバキュームパルスを送信する際のレーザの出力強度、および送信する頻度(確率)等もパラメータとなる。   As a source of single photons generated by the quantum key sharing unit 11, a laser light source attenuated can be used. In this case, in the photon transmission process, the intensity of the laser light source, the attenuation factor, its dispersion, and the like are parameters. Further, when a laser light source is used as a single photon generation source by the quantum key sharing unit 11, when encoding information of a photon bit string into a photon string by a transmission base, a plurality of photons are not transmitted strictly. May be. In order to eliminate such a case and guarantee the security of quantum key distribution, a method called a decoy method is used. In the decoy method, the intensity of the output of the laser light source is not always constant, but photons are transmitted at a certain probability with pulses having an intensity different from the intensity of the output for transmitting a normal bit. There are a decoy pulse and a vacuum pulse as pulses transmitted at an intensity different from the intensity of the normal output. In this case, in the photon transmission process, the output intensity of the laser when transmitting the decoy pulse or the vacuum pulse, the transmission frequency (probability), and the like are also parameters.

さらに、量子鍵共有部11による送信基底の選択、および後述する量子鍵共有部21による受信基底の選択において、基本的には2種類の基底を50:50の割合でランダムに選択する方法があるが、より効率的に量子鍵配送を行うために、この割合に傾斜をつける「Efficient BB84」という方法も知られている。この場合、光子送信処理において、どちらの基底を選択するかの割合もパラメータとなる。   Furthermore, in the selection of the transmission base by the quantum key sharing unit 11 and the selection of the reception base by the quantum key sharing unit 21 described later, there is basically a method of randomly selecting two types of bases at a ratio of 50:50. However, in order to perform quantum key distribution more efficiently, a method called “Efficient BB84” is also known in which this ratio is inclined. In this case, the ratio of which base to select in the photon transmission process is also a parameter.

シフティング処理部12は、QKD装置20の量子鍵共有部21が生成した基底情報(受信基底)を、QKD装置20から古典通信路を介して受信し、受信した受信基底と、記憶部18に記憶された送信基底とを比較して、一致する部分に対応するビットを、光子ビット列から抽出して共有ビット列を生成するシフティング処理を実行する機能部である。シフティング処理部12は、生成した共有ビット列を、誤り訂正処理部13に送る。   The shifting processing unit 12 receives the base information (reception base) generated by the quantum key sharing unit 21 of the QKD device 20 from the QKD device 20 via the classical communication path, and stores the received reception base in the storage unit 18. This is a functional unit that compares the stored transmission base and extracts a bit corresponding to the matching part from the photon bit string to perform a shifting process for generating a shared bit string. The shifting processing unit 12 sends the generated shared bit string to the error correction processing unit 13.

シフティング処理で生成された共有ビット列には、光子の送受信の際に、光ファイバ上のノイズ、QKD装置20の量子鍵共有部21の光子検出器特性に起因するノイズ、または盗聴者による盗聴の痕跡等が含まれるため、シフティング処理部12が生成する共有ビット列と、後述するシフティング処理部22が生成する共有ビット列とは、一部ビットが異なっている場合がある。この共有ビット列が誤っている程度(確率)を誤り率と呼ぶ。誤り率は、例えば、光ファイバの振動または温度変化等によっても変動する。ここで、シフティング処理では、後述する誤り訂正処理で利用するために、推定誤り率を算出するものとしてもよい。推定誤り率とは、例えば、QKD装置20からQKD装置10へ、共有ビット列の一部のビット情報を送信し、QKD装置20から受信したビット情報と、QKD装置10で生成した共有ビット列の対応するビット情報とを比較することにより、共有ビット列に含まれていると推定される誤りの程度を示す割合である。なお、共有ビット列の一部のビット情報は、QKD装置10からQKD装置20へ送信するものとしてもよい。この場合、シフティング処理において、推定誤り率を算出するために利用する共有ビット列のうちのビット情報の量がパラメータとなる。   The shared bit string generated by the shifting process includes noise on the optical fiber, noise caused by the photon detector characteristics of the quantum key sharing unit 21 of the QKD device 20, or wiretapping by an eavesdropper during transmission / reception of photons. Since a trace or the like is included, some bits may be different between the shared bit string generated by the shifting processing unit 12 and the shared bit string generated by the shifting processing unit 22 described later. The extent (probability) that this shared bit string is wrong is called the error rate. The error rate also fluctuates due to, for example, vibration of the optical fiber or temperature change. Here, in the shifting process, an estimated error rate may be calculated for use in an error correction process described later. The estimated error rate corresponds to, for example, bit information received from the QKD device 20 by transmitting a part of the bit information of the shared bit sequence from the QKD device 20 to the QKD device 10 and the shared bit sequence generated by the QKD device 10. It is a ratio indicating the degree of error estimated to be included in the shared bit string by comparing with bit information. Note that a part of bit information of the shared bit string may be transmitted from the QKD device 10 to the QKD device 20. In this case, the amount of bit information in the shared bit string used for calculating the estimated error rate in the shifting process is a parameter.

誤り訂正処理部13は、古典通信路を介して、QKD装置20の誤り訂正処理部23と誤り訂正用制御情報(EC(Error Correction:誤り訂正)情報)を交換することにより、生成した共有ビット列のビット誤りを訂正して、訂正後ビット列を生成する誤り訂正処理を実行する機能部である。誤り訂正処理部13は、生成した訂正後ビット列を、秘匿性増強処理部14へ送る。この結果、誤り訂正処理部13により生成された訂正後ビット列、および、後述する誤り訂正処理部23による誤り訂正処理により生成された訂正後ビット列は、完全に一致するビット列となる。   The error correction processing unit 13 exchanges error correction control unit 23 and error correction control information (EC (Error Correction) information) with the error correction processing unit 23 of the QKD device 20 through the classical communication channel, thereby generating a shared bit string generated. This is a functional unit that executes an error correction process for correcting the bit error and generating a corrected bit string. The error correction processing unit 13 sends the generated corrected bit string to the confidentiality enhancement processing unit 14. As a result, the post-correction bit string generated by the error correction processing unit 13 and the post-correction bit string generated by error correction processing by the error correction processing unit 23 described later are completely identical bit strings.

誤り訂正処理を行うためには、cascade、またはLDPC(Low Density Parity−Check)等の様々なアルゴリズムのバリエーションがある。また、各バリエーションの誤り訂正処理において、入力される共有ビット列の処理単位、および選択する誤り訂正符号等のパラメータが存在する。   In order to perform error correction processing, there are variations of various algorithms such as cascade or LDPC (Low Density Parity-Check). Further, in the error correction processing of each variation, there are parameters such as the processing unit of the input shared bit string and the error correction code to be selected.

例えば、誤り訂正処理のアルゴリズムとしてLDPCを用いる場合、QKD装置10とQKD装置20との間では、予め合意する誤り訂正符号を共有している。誤り訂正処理部13は、訂正後ビット列から、誤り訂正符号を用いてシンドロームデータを誤り訂正用制御情報として生成し、これを古典通信路を介して、QKD装置20に送信する。後述するように、QKD装置20の誤り訂正処理部23は、QKD装置10から受信した誤り訂正用制御情報を用いて、訂正後ビット列を生成する。   For example, when LDPC is used as an algorithm for error correction processing, the error correction code agreed in advance is shared between the QKD device 10 and the QKD device 20. The error correction processing unit 13 generates syndrome data as error correction control information from the corrected bit string using an error correction code, and transmits this to the QKD device 20 via the classical communication path. As will be described later, the error correction processing unit 23 of the QKD device 20 uses the error correction control information received from the QKD device 10 to generate a corrected bit string.

ここで、誤り訂正符号には、誤り訂正能力、および効率性というパラメータが存在する。誤り訂正能力が低い誤り訂正符号は、誤り率の低い共有ビット列を効率的に訂正することができる(効率性が良い)が、誤り率の高い共有ビット列については訂正することができず、誤り訂正処理に失敗し、この場合、誤り訂正処理の対象の共有ビット列を破棄することになる。一方、誤り訂正能力の高い誤り訂正符号は、誤り率の高い共有ビット列であっても訂正することが可能だが、通信するシンドロームデータサイズが大きくなり、最終的に得られる暗号鍵のサイズが小さくなってしまう(効率性が悪い)。このようなことから、誤り訂正処理においては、上述のシフティング処理において算出された共有ビット列についての推定誤り率を参照し、これに応じて誤り訂正符号を選択する方法を利用してもよい。ただし、多くの誤り訂正符号を切り替えて利用するためにはオーバヘッドがあり、同時に推定誤り率自体の精度も保証されない可能性がある。このように、誤り訂正処理の動作においては、どのような特性を持った誤り訂正符号を用いるか、どの程度までの誤り率を訂正できるようにするか、どの程度の確率の誤り訂正の失敗を許容するか、どの程度の効率性を重視するか、および、誤り訂正処理が失敗した場合にどのような動作を行うか等のバリエーションがある。   Here, the error correction code has parameters of error correction capability and efficiency. An error correction code with a low error correction capability can efficiently correct a shared bit string with a low error rate (high efficiency), but cannot correct a shared bit string with a high error rate, and error correction. In this case, the shared bit string to be subjected to error correction processing is discarded. On the other hand, an error correction code with high error correction capability can correct even a shared bit string with a high error rate, but the size of the syndrome data to be communicated increases and the size of the finally obtained encryption key decreases. (Inefficient). For this reason, in the error correction process, a method of referring to the estimated error rate for the shared bit string calculated in the above-described shifting process and selecting an error correction code according to the estimated error rate may be used. However, there is an overhead for switching and using many error correction codes, and at the same time, the accuracy of the estimated error rate itself may not be guaranteed. In this way, in the operation of error correction processing, what kind of characteristic error correction code is used, how much error rate can be corrected, and how much probability of error correction failure. There are variations such as whether to allow, how much efficiency is important, and what operation is performed when error correction processing fails.

誤り訂正処理におけるその他のバリエーションとしては、どの程度の処理速度とするか(ソフトウェアのみで処理するか、専用のハードウェア等を搭載して高速に処理するか)、QKD装置10とQKD装置20との間の通信方式およびフォーマットをどのようにするか(どのような通信プロトコルで通信するか、通信自体を暗号化するかどうか、どのような方法でデータ認証するか)等がある。   Other variations in the error correction processing include the processing speed (whether processing is performed only with software, processing with high speed by installing dedicated hardware, etc.), the QKD device 10 and the QKD device 20 There is a communication method and a format of the communication method (what communication protocol is used for communication, whether the communication itself is encrypted, how data authentication is performed), and the like.

秘匿性増強処理部14は、古典通信路を介して、QKD装置20の秘匿性増強処理部24から制御情報(PA(Privacy Amplification:秘匿性増強)情報)を受信して、このPA情報に基づいて、生成した訂正後ビット列に対して、誤り訂正処理により訂正した誤りの数から、光子送信処理、シフティング処理、および誤り訂正処理で理論上、漏洩して盗聴者により盗聴された可能性のあるビットを打ち消すための秘匿性増強処理を行って暗号鍵を生成する機能部である。秘匿性増強処理部14は、生成した暗号鍵を、記憶部18に記憶させて蓄積させる。   The confidentiality enhancement processing unit 14 receives control information (PA (Privacy Amplification) information) from the confidentiality enhancement processing unit 24 of the QKD device 20 via the classical communication path, and based on this PA information. The number of errors corrected by the error correction process for the generated corrected bit string is theoretically leaked in the photon transmission process, the shifting process, and the error correction process. This is a functional unit that generates a cryptographic key by performing confidentiality enhancement processing for canceling a certain bit. The confidentiality enhancement processing unit 14 stores the generated encryption key in the storage unit 18 and accumulates it.

秘匿性増強処理部14は、秘匿性増強処理として、例えば、まず、公知の量子暗号理論に基づき、訂正後ビット列を何ビットの暗号鍵まで圧縮するかを計算する鍵長計算を行う。そして、秘匿性増強処理部14は、鍵長計算によって求められたビット長の暗号鍵を生成するため鍵の圧縮を行い、暗号鍵を生成する。   As the confidentiality enhancement processing, the confidentiality enhancement processing unit 14 performs, for example, a key length calculation for calculating how many bits the compressed bit string is compressed based on the known quantum cryptography. Then, the confidentiality enhancement processing unit 14 performs key compression to generate an encryption key having a bit length obtained by key length calculation, and generates an encryption key.

秘匿性増強処理についても、量子暗号理論に基づく様々なアルゴリズムのバリエーションがある。例えば、ユニバーサルハッシュ関数を用いたハッシュ演算によるアルゴリズムもバリエーションの1つである。この場合、ハッシュ関数自体のパラメータも、秘匿性増強処理におけるパラメータとなる。このハッシュ関数自体のパラメータは、事前にQKD装置10およびQKD装置20に設定しておいてもよく、QKD装置10からQKD装置20に、または、QKD装置20からQKD装置10に送信してこれを更新するものとしてもよい。このようなハッシュ関数を用いた秘匿性増強処理において、どのようにハッシュ関数の更新をするかについてのバリエーションがあり、ハッシュ関数の更新期間はパラメータとなる。   There are also various algorithm variations based on quantum cryptography for confidentiality enhancement processing. For example, an algorithm based on a hash operation using a universal hash function is one of variations. In this case, the parameters of the hash function itself are also parameters in the confidentiality enhancement process. The parameters of the hash function itself may be set in the QKD device 10 and the QKD device 20 in advance, and transmitted from the QKD device 10 to the QKD device 20 or from the QKD device 20 to the QKD device 10 to be transmitted. It may be updated. In such confidentiality enhancement processing using a hash function, there are variations on how the hash function is updated, and the update period of the hash function is a parameter.

秘匿性増強処理におけるその他のバリエーションとしては、どの程度の処理速度とするか(ソフトウェアのみで処理するか、専用のハードウェア等を搭載して高速に処理するか)、QKD装置10とQKD装置20との間の通信方式およびフォーマットをどのようにするか(どのような通信プロトコルで通信するか、通信自体を暗号化するかどうか、どのような方法でデータ認証するか)等がある。   As other variations in the confidentiality enhancement processing, what is the processing speed (whether processing is performed only with software or processing is performed at high speed by installing dedicated hardware), the QKD device 10 and the QKD device 20 And the communication method and format of the communication system (what communication protocol is used for communication, whether the communication itself is encrypted, how data authentication is performed), and the like.

鍵管理部15は、記憶部18に記憶(蓄積)された暗号鍵の管理(鍵管理)を行う機能部である。また、鍵管理部15は、記憶部18に記憶された暗号鍵を、暗号データ通信を行うアプリケーション等である鍵利用部16へ提供する。   The key management unit 15 is a functional unit that performs management (key management) of encryption keys stored (accumulated) in the storage unit 18. The key management unit 15 also provides the encryption key stored in the storage unit 18 to the key use unit 16 that is an application or the like that performs encrypted data communication.

どのような形態で鍵管理をするかについては、暗号鍵を蓄積する単位を所定の固定長とするか、秘匿性増強処理により生成されたままの長さとするか、これらの暗号鍵の蓄積単位毎にどのような鍵IDを付与するのか、および、どのように暗号鍵の生成時刻を管理するか等のバリエーションがある。また、暗号鍵の蓄積(記憶)の実装形態については、暗号鍵をバイナリ形式とするかテキスト形式とするか、および、暗号鍵の記憶態様としてファイルシステムを利用するかデータベースを利用するか、のバリエーションがある。その他、どの程度の記憶容量のサイズとするか、および、暗号鍵が記憶できない場合はどのような挙動とするか等のバリエーションもある。   Regarding the form of key management, the unit for storing the encryption key is set to a predetermined fixed length, the length generated by the confidentiality enhancement process, or the storage unit of these encryption keys There are variations such as what kind of key ID is assigned every time and how the generation time of the encryption key is managed. Also, regarding the implementation form of encryption key storage (storage), whether the encryption key is in binary format or text format, and whether the encryption key storage mode uses a file system or a database There are variations. In addition, there are variations such as the size of the storage capacity and the behavior when the encryption key cannot be stored.

また、暗号鍵をワンタイムパッドで利用することを前提として、QKD装置10からQKD装置20への暗号データ通信用の暗号鍵と、QKD装置20からQKD装置10への暗号データ通信用の暗号鍵と、を分けて記憶するか否か、および、複数のアプリケーションが暗号鍵を利用する場合、これらのアプリケーション毎に分けて記憶するか否か等もバリエーションとして考えられる。また、暗号鍵の提供に関して、アプリケーションに対してどのようなインターフェースで暗号鍵を提供するかについても、様々なバリエーションが考えられる。例えば、アプリケーションに対して暗号鍵を提供するストリームインターフェースを提供する方法、専用言語のAPI(Application Program Interface)を用意する方法、および、暗号鍵をレスポンスとして送信するHTML(HyperText Markup Language)ベースのAPIを用意する方法等もバリエーションである。このとき、複数のアプリケーションに対する暗号鍵の提供をどのように実現するか、もしくは実現しないか、暗号鍵を提供するアプリケーションをどのように認証・認可・課金・ログ管理するか、ならびに、暗号鍵の生成が間に合わない場合の関連するフロー制御をどのように実現するか等もバリエーションである。   Also, assuming that the encryption key is used in the one-time pad, the encryption key for encryption data communication from the QKD device 10 to the QKD device 20 and the encryption key for encryption data communication from the QKD device 20 to the QKD device 10 And whether or not to store them separately, and if a plurality of applications use encryption keys, whether or not to store them separately for each of these applications can also be considered as variations. In addition, regarding the provision of the encryption key, various variations can be considered as to which interface is used to provide the encryption key to the application. For example, a method of providing a stream interface that provides an encryption key to an application, a method of preparing an API (Application Program Interface) of a dedicated language, and an HTML (HyperText Markup Language) -based API that transmits an encryption key as a response There are also variations in the method of preparing. At this time, how to provide or not to provide encryption keys for multiple applications, how to authenticate, authorize, charge, and log manage applications that provide encryption keys, and How to realize related flow control when the generation is not in time is also a variation.

鍵利用部16は、鍵管理部15から提供された暗号鍵を利用(鍵利用)して、暗号データ通信を行うアプリケーション等である。   The key use unit 16 is an application or the like that uses the encryption key provided from the key management unit 15 (key use) and performs encrypted data communication.

鍵利用部16の暗号鍵の利用方法について、例えば、暗号鍵をワンタイムパッドの暗号化に利用するか、もしくはAES(Advanced Encryption Standard)の暗号化に利用するか等の暗号化のアルゴリズムに関するバリエーションがある。その他、データ認証機能を利用するか否か、および、どのような認証アルゴリズムを利用するか等のようなバリエーションもある。また、AESのようなブロック暗号については、何ビットの鍵長を用いるか、および、どのような頻度で暗号鍵を更新するか等もバリエーションとなる。これらのバリエーションは、アプリケーションに求められるセキュリティの強度、または、セキュリティの機能(認証が必要か否か等)によって選択すべきものである。   Regarding the method of using the encryption key of the key utilization unit 16, for example, variations regarding the encryption algorithm such as whether the encryption key is used for one-time pad encryption or AES (Advanced Encryption Standard) encryption There is. In addition, there are variations such as whether to use the data authentication function and what authentication algorithm to use. For block ciphers such as AES, how many bits the key length is used, how often the encryption key is updated, and the like are variations. These variations should be selected depending on the strength of security required for the application or the security function (whether authentication is required, etc.).

なお、これらの鍵利用の機能は、アプリケーションそのものの一部として実装する方法に加え、これらの機能を提供するライブラリとして実装する方法もある。ライブラリとして実装する場合、どのような関数を上位プログラムに提供するか、および、どのような言語のプログラム向けに提供するか等のようなライブラリインタフェースのデザインについても複数のバリエーションが考えられる。   In addition to the method of implementing these key utilization functions as a part of the application itself, there is also a method of implementing them as a library that provides these functions. When implemented as a library, a plurality of variations are conceivable for the design of the library interface, such as what functions are provided to the higher-level program and what language is provided for the program.

通信部17は、古典通信路を介して、QKD装置20とデータを通信する機能部である。   The communication unit 17 is a functional unit that communicates data with the QKD device 20 via a classical communication path.

記憶部18は、秘匿性増強処理部14により生成された暗号鍵を蓄積(記憶)する機能部である。   The storage unit 18 is a functional unit that accumulates (stores) the encryption key generated by the confidentiality enhancement processing unit 14.

図3に示すように、QKD装置20は、量子鍵共有部21と、シフティング処理部22と、誤り訂正処理部23と、秘匿性増強処理部24と、鍵管理部25と、鍵利用部26と、通信部27と、記憶部28と、を有する。   As shown in FIG. 3, the QKD device 20 includes a quantum key sharing unit 21, a shifting processing unit 22, an error correction processing unit 23, a confidentiality enhancement processing unit 24, a key management unit 25, and a key use unit. 26, a communication unit 27, and a storage unit 28.

量子鍵共有部21は、量子通信路を介して、QKD装置10の量子鍵共有部11から光子列を検出する光子検出処理を行い、検出した光子列を、例えばランダムに選択した基底により生成した基底情報(受信基底)に基づいて読み取ることによってビット情報である光子ビット列を得る機能部である。量子鍵共有部21は、光子ビット列および受信基底(これらを含む情報を「検出光子情報」という場合がある)を記憶部28に記憶させる。量子鍵共有部21は、生成した受信情報および光子ビット列を、シフティング処理部22に送る。なお、量子鍵共有部21は、量子通信路を介して量子鍵共有部11から送信された光子を検出した時刻を示す情報を、検出光子情報に含めるものとしてもよい。この場合、量子鍵共有部21は、古典通信路を介して、この時刻を示す情報を量子鍵共有部11に送信するものとしてもよい。また、上述の量子鍵共有部11による光子送信処理、および量子鍵共有部21による光子検出処理を総称して、以下「光子送受信処理」という場合があるものとする。   The quantum key sharing unit 21 performs photon detection processing for detecting a photon sequence from the quantum key sharing unit 11 of the QKD device 10 via the quantum communication path, and generates the detected photon sequence based on, for example, a randomly selected basis. It is a functional unit that obtains a photon bit string that is bit information by reading based on base information (reception base). The quantum key sharing unit 21 causes the storage unit 28 to store the photon bit string and the reception base (information including these may be referred to as “detected photon information”). The quantum key sharing unit 21 sends the generated reception information and photon bit string to the shifting processing unit 22. The quantum key sharing unit 21 may include information indicating the time when the photon transmitted from the quantum key sharing unit 11 is detected via the quantum communication path in the detected photon information. In this case, the quantum key sharing unit 21 may transmit information indicating this time to the quantum key sharing unit 11 via the classical communication path. In addition, the photon transmission process by the quantum key sharing unit 11 and the photon detection process by the quantum key sharing unit 21 are collectively referred to as “photon transmission / reception process” hereinafter.

シフティング処理部22は、QKD装置10の量子鍵共有部11が生成した基底情報(送信基底)を、QKD装置10から古典通信路を介して受信し、受信した送信基底と、記憶部28に記憶された受信基底とを比較して、一致する部分に対応するビットを、光子ビット列から抽出して共有ビット列を生成するシフティング処理を実行する機能部である。シフティング処理部22は、生成した共有ビット列を、誤り訂正処理部23に送る。   The shifting processing unit 22 receives the base information (transmission base) generated by the quantum key sharing unit 11 of the QKD device 10 from the QKD device 10 via the classical communication path, and stores the received transmission base and the storage unit 28 This is a functional unit that compares a stored reception base and extracts a bit corresponding to a matching part from a photon bit string to generate a shared bit string and performs a shifting process. The shifting processing unit 22 sends the generated shared bit string to the error correction processing unit 23.

誤り訂正処理部23は、古典通信路を介して、QKD装置10の誤り訂正処理部13と誤り訂正用制御情報(EC情報)を交換することにより、生成した共有ビット列のビット誤りを訂正して、訂正後ビット列を生成する誤り訂正処理を実行する機能部である。誤り訂正処理部23は、生成した訂正後ビット列を、秘匿性増強処理部24へ送る。この結果、誤り訂正処理部23により生成された訂正後ビット列、および、上述した誤り訂正処理部13による誤り訂正処理により生成された訂正後ビット列は、完全に一致するビット列となる。   The error correction processing unit 23 corrects the bit error of the generated shared bit string by exchanging error correction control information (EC information) with the error correction processing unit 13 of the QKD device 10 through the classical communication channel. This is a functional unit that executes an error correction process for generating a corrected bit string. The error correction processing unit 23 sends the generated corrected bit string to the confidentiality enhancement processing unit 24. As a result, the post-correction bit string generated by the error correction processing unit 23 and the post-correction bit string generated by the error correction processing by the error correction processing unit 13 described above are completely identical bit strings.

例えば、上述のように、誤り訂正処理のアルゴリズムとしてLDPCを用いる場合、誤り訂正処理部23は、古典通信路を介してQKD装置10から受信した誤り訂正用制御情報、および共有ビット列を基に、誤り訂正符号を用いて、訂正後ビット列を生成する。   For example, as described above, when using LDPC as an algorithm for error correction processing, the error correction processing unit 23 is based on the error correction control information received from the QKD device 10 via the classical communication path and the shared bit string. A corrected bit string is generated using an error correction code.

秘匿性増強処理部24は、古典通信路を介して、制御情報(PA情報)を生成してQKD装置10の秘匿性増強処理部14に送信し、このPA情報に基づいて、生成した訂正後ビット列に対して、誤り訂正処理により訂正した誤りの数から、光子送信処理、シフティング処理、および誤り訂正処理で理論上、漏洩して盗聴者により盗聴された可能性のあるビットを打ち消すための秘匿性増強処理を行って暗号鍵を生成する機能部である。秘匿性増強処理部24は、生成した暗号鍵を、記憶部28に記憶させて蓄積させる。秘匿性増強処理の具体的な処理内容は、上述の秘匿性増強処理部14と同様である。   The confidentiality enhancement processing unit 24 generates control information (PA information) via the classical communication path, transmits the control information to the confidentiality enhancement processing unit 14 of the QKD device 10, and generates the corrected information based on the PA information. To cancel bits that may have been leaked and intercepted by an eavesdropper theoretically in the photon transmission process, shifting process, and error correction process from the number of errors corrected by the error correction process for the bit string It is a functional unit that performs encryption enhancement processing and generates an encryption key. The confidentiality enhancement processing unit 24 stores the generated encryption key in the storage unit 28 and accumulates it. The specific processing content of the confidentiality enhancement processing is the same as that of the confidentiality enhancement processing unit 14 described above.

鍵管理部25は、記憶部28に記憶(蓄積)された暗号鍵を管理(鍵管理)する機能部である。また、鍵管理部25は、記憶部28に記憶された暗号鍵を、暗号データ通信を行うアプリケーション等である鍵利用部26へ提供する。   The key management unit 25 is a functional unit that manages (key management) encryption keys stored (accumulated) in the storage unit 28. The key management unit 25 also provides the encryption key stored in the storage unit 28 to the key use unit 26 that is an application or the like that performs encrypted data communication.

鍵利用部26は、鍵管理部25から提供された暗号鍵を利用(鍵利用)して、暗号データ通信を行うアプリケーション等である。   The key use unit 26 is an application or the like that performs encryption data communication using the encryption key provided from the key management unit 25 (key use).

通信部27は、古典通信路を介して、QKD装置10とデータを通信する機能部である。   The communication unit 27 is a functional unit that communicates data with the QKD device 10 via a classical communication path.

記憶部28は、秘匿性増強処理部24により生成された暗号鍵を蓄積(記憶)する機能部である。   The storage unit 28 is a functional unit that accumulates (stores) the encryption key generated by the confidentiality enhancement processing unit 24.

量子鍵共有部21、シフティング処理部22、誤り訂正処理部23、秘匿性増強処理部24、鍵管理部25および鍵利用部26の機能および動作についてのパラメータおよびバリエーションについては、QKD装置10について上述した通りである。   Regarding the parameters and variations of the functions and operations of the quantum key sharing unit 21, the shifting processing unit 22, the error correction processing unit 23, the confidentiality enhancement processing unit 24, the key management unit 25, and the key use unit 26, the QKD apparatus 10 As described above.

図4は、一般的な量子鍵配送システムの暗号鍵の共有動作の一例を示すシーケンス図である。図4を参照しながら、一般的な暗号鍵の共有動作(量子鍵配送)を含めた量子暗号機能の動作の流れを総括的に説明する。   FIG. 4 is a sequence diagram illustrating an example of an encryption key sharing operation of a general quantum key distribution system. With reference to FIG. 4, a general operation flow of the quantum cryptographic function including a common cryptographic key sharing operation (quantum key distribution) will be described.

<ステップS11>
量子鍵共有部11は、例えば、乱数によって発生させたビット情報である光子ビット列を基に、例えばランダムに選択した基底により生成した基底情報(送信基底)に基づく偏光状態となるように生成した単一光子から構成される光子列を、量子通信路を介して、QKD装置20の量子鍵共有部21に送信する光子送信処理を行う。量子鍵共有部11は、発生させた光子ビット列および送信基底(送信光子情報)を記憶部18に記憶させる。量子鍵共有部11は、生成した送信基底および光子ビット列を、シフティング処理部12に送る。
<Step S11>
The quantum key sharing unit 11 is, for example, based on a photon bit string that is bit information generated by random numbers, for example, a single unit generated so as to have a polarization state based on base information (transmission base) generated by a randomly selected base. Photon transmission processing is performed in which a photon sequence composed of one photon is transmitted to the quantum key sharing unit 21 of the QKD device 20 via the quantum communication path. The quantum key sharing unit 11 stores the generated photon bit string and transmission base (transmission photon information) in the storage unit 18. The quantum key sharing unit 11 sends the generated transmission base and photon bit string to the shifting processing unit 12.

<ステップS12>
量子鍵共有部21は、量子通信路を介して、QKD装置10の量子鍵共有部11から光子列を検出する光子検出処理を行い、検出した光子列を、例えばランダムに選択した基底により生成した基底情報(受信基底)に基づいて読み取ることによってビット情報である光子ビット列を得る。量子鍵共有部21は、光子ビット列および受信基底(検出光子情報)を記憶部28に記憶させる。量子鍵共有部21は、生成した受信情報および光子ビット列を、シフティング処理部22に送る。
<Step S12>
The quantum key sharing unit 21 performs photon detection processing for detecting a photon sequence from the quantum key sharing unit 11 of the QKD device 10 via the quantum communication path, and generates the detected photon sequence based on, for example, a randomly selected basis. A photon bit string which is bit information is obtained by reading based on the base information (reception base). The quantum key sharing unit 21 stores the photon bit string and the reception basis (detected photon information) in the storage unit 28. The quantum key sharing unit 21 sends the generated reception information and photon bit string to the shifting processing unit 22.

<ステップS13>
シフティング処理部12は、QKD装置20の量子鍵共有部21が生成した基底情報(受信基底)を、QKD装置20から古典通信路を介して受信し、受信した受信基底と、記憶部18に記憶された送信基底とを比較して、一致する部分に対応するビットを、光子ビット列から抽出して共有ビット列を生成するシフティング処理を実行する。シフティング処理部12は、生成した共有ビット列を、誤り訂正処理部13に送る。
<Step S13>
The shifting processing unit 12 receives the base information (reception base) generated by the quantum key sharing unit 21 of the QKD device 20 from the QKD device 20 via the classical communication path, and stores the received reception base in the storage unit 18. A shifting process is performed to compare the stored transmission base and extract a bit corresponding to the matching part from the photon bit string to generate a shared bit string. The shifting processing unit 12 sends the generated shared bit string to the error correction processing unit 13.

<ステップS14>
シフティング処理部22は、QKD装置10の量子鍵共有部11が生成した基底情報(送信基底)を、QKD装置10から古典通信路を介して受信し、受信した送信基底と、記憶部28に記憶された受信基底とを比較して、一致する部分に対応するビットを、光子ビット列から抽出して共有ビット列を生成するシフティング処理を実行する。シフティング処理部22は、生成した共有ビット列を、誤り訂正処理部23に送る。
<Step S14>
The shifting processing unit 22 receives the base information (transmission base) generated by the quantum key sharing unit 11 of the QKD device 10 from the QKD device 10 via the classical communication path, and stores the received transmission base and the storage unit 28 A shifting process is performed to compare the stored reception base and extract a bit corresponding to the matching part from the photon bit string to generate a shared bit string. The shifting processing unit 22 sends the generated shared bit string to the error correction processing unit 23.

<ステップS15>
誤り訂正処理部13は、古典通信路を介して、QKD装置20の誤り訂正処理部23と誤り訂正用制御情報(EC情報)を交換することにより、生成した共有ビット列のビット誤りを訂正して、訂正後ビット列を生成する誤り訂正処理を実行する。誤り訂正処理部13は、生成した訂正後ビット列を、秘匿性増強処理部14へ送る。
<Step S15>
The error correction processing unit 13 corrects the bit error of the generated shared bit string by exchanging the error correction processing unit 23 of the QKD device 20 and the error correction control information (EC information) via the classical communication channel. Then, error correction processing for generating a corrected bit string is executed. The error correction processing unit 13 sends the generated corrected bit string to the confidentiality enhancement processing unit 14.

<ステップS16>
誤り訂正処理部23は、古典通信路を介して、QKD装置10の誤り訂正処理部13と誤り訂正用制御情報(EC情報)を交換することにより、生成した共有ビット列のビット誤りを訂正して、訂正後ビット列を生成する誤り訂正処理を実行する。誤り訂正処理部23は、生成した訂正後ビット列を、秘匿性増強処理部24へ送る。この結果、誤り訂正処理部23により生成された訂正後ビット列、および、上述した誤り訂正処理部13による誤り訂正処理により生成された訂正後ビット列は、完全に一致するビット列となる。
<Step S16>
The error correction processing unit 23 corrects the bit error of the generated shared bit string by exchanging error correction control information (EC information) with the error correction processing unit 13 of the QKD device 10 through the classical communication channel. Then, error correction processing for generating a corrected bit string is executed. The error correction processing unit 23 sends the generated corrected bit string to the confidentiality enhancement processing unit 24. As a result, the post-correction bit string generated by the error correction processing unit 23 and the post-correction bit string generated by the error correction processing by the error correction processing unit 13 described above are completely identical bit strings.

<ステップS17>
秘匿性増強処理部14は、古典通信路を介して、QKD装置20の秘匿性増強処理部24から制御情報(PA情報)を受信して、このPA情報に基づいて、生成した訂正後ビット列に対して、誤り訂正処理により訂正した誤りの数から、光子送信処理、シフティング処理、および誤り訂正処理で理論上、漏洩して盗聴者により盗聴された可能性のあるビットを打ち消すための秘匿性増強処理を行って暗号鍵を生成する。秘匿性増強処理部14は、生成した暗号鍵を、記憶部18に記憶させて蓄積させる。
<Step S17>
The confidentiality enhancement processing unit 14 receives control information (PA information) from the confidentiality enhancement processing unit 24 of the QKD device 20 via the classical communication path, and generates a corrected bit string based on the PA information. On the other hand, from the number of errors corrected by error correction processing, confidentiality to cancel bits that could theoretically be leaked and eavesdropped by an eavesdropper in photon transmission processing, shifting processing, and error correction processing A cryptographic key is generated by performing an augmentation process. The confidentiality enhancement processing unit 14 stores the generated encryption key in the storage unit 18 and accumulates it.

<ステップS18>
秘匿性増強処理部24は、古典通信路を介して、制御情報(PA情報)を生成してQKD装置10の秘匿性増強処理部14に送信し、このPA情報に基づいて、生成した訂正後ビット列に対して、誤り訂正処理により訂正した誤りの数から、光子送信処理、シフティング処理、および誤り訂正処理で理論上、漏洩して盗聴者により盗聴された可能性のあるビットを打ち消すための秘匿性増強処理を行って暗号鍵を生成する。秘匿性増強処理部24は、生成した暗号鍵を、記憶部28に記憶させて蓄積させる。
<Step S18>
The confidentiality enhancement processing unit 24 generates control information (PA information) via the classical communication path, transmits the control information to the confidentiality enhancement processing unit 14 of the QKD device 10, and generates the corrected information based on the PA information. To cancel bits that may have been leaked and intercepted by an eavesdropper theoretically in the photon transmission process, shifting process, and error correction process from the number of errors corrected by the error correction process for the bit string An encryption key is generated by performing confidentiality enhancement processing. The confidentiality enhancement processing unit 24 stores the generated encryption key in the storage unit 28 and accumulates it.

<ステップS19>
鍵管理部15は、記憶部18に記憶(蓄積)された暗号鍵の管理(鍵管理)を行う。また、鍵管理部15は、記憶部18に記憶された暗号鍵を、暗号データ通信を行うアプリケーション等である鍵利用部16へ提供する。
<Step S19>
The key management unit 15 performs management (key management) of encryption keys stored (accumulated) in the storage unit 18. The key management unit 15 also provides the encryption key stored in the storage unit 18 to the key use unit 16 that is an application or the like that performs encrypted data communication.

<ステップS20>
鍵管理部25は、記憶部28に記憶(蓄積)された暗号鍵を管理する。また、鍵管理部25は、記憶部28に記憶された暗号鍵を、暗号データ通信を行うアプリケーション等である鍵利用部26へ提供する。
<Step S20>
The key management unit 25 manages the encryption key stored (accumulated) in the storage unit 28. The key management unit 25 also provides the encryption key stored in the storage unit 28 to the key use unit 26 that is an application or the like that performs encrypted data communication.

<ステップS21>
鍵利用部16は、鍵管理部15から提供された暗号鍵を利用(鍵利用)して、暗号データ通信を行う。
<Step S21>
The key use unit 16 uses the encryption key provided from the key management unit 15 (key use) to perform encrypted data communication.

<ステップS22>
鍵利用部26は、鍵管理部25から提供された暗号鍵を利用(鍵利用)して、暗号データ通信を行う。
<Step S22>
The key use unit 26 uses the encryption key provided from the key management unit 25 (key use) to perform encrypted data communication.

以上のような動作によって、QKD装置10およびQKD装置20において、一致する暗号鍵が生成される。上述の動作を繰り返し実行することによって、相互に一致する暗号鍵を連続して生成し続けることができる。   By the operation as described above, the QKD device 10 and the QKD device 20 generate matching encryption keys. By repeatedly executing the above-described operation, it is possible to continuously generate mutually matching encryption keys.

図5は、仮想QKD装置の構成を概念的に説明する図である。図5を参照しながら、量子鍵配送および量子暗号機能の仮想化について説明する。   FIG. 5 is a diagram conceptually illustrating the configuration of the virtual QKD apparatus. With reference to FIG. 5, the quantum key distribution and the virtualization of the quantum cryptography function will be described.

図5に示すように、2拠点(QKD装置1およびQKD装置2がそれぞれ設置された拠点)を接続する1組のQKD装置が存在する。この1組のQKD装置を含む量子鍵配送システム100は、一方の拠点に存在するQKD装置1(物理QKD装置)と、他方の拠点に存在するQKD装置2(物理QKD装置)と、2つの物理QKD装置間を量子通信路として接続する光ファイバリンク3(図1参照)と、2つの物理QKD装置間を古典通信路として接続する通信ケーブル4(図1参照)と、を含んで構成されている。ここで、物理的なQKD装置としては、1組(QKD装置1、2)のみであるが、図5に示す例では、3つの異なる企業(企業A〜C)が、仮想的に専用のQKD装置の組を持っているかのように見せかけている。すなわち、1組のQKD装置を仮想化し、それぞれ3組のQKD装置(仮想QKD装置)として各企業が仮想的に専有している状態である。具体的には、図5に示すように、企業Aは、QKD装置1を仮想化した仮想QKD装置A1と、QKD装置2を仮想化した仮想QKD装置A2と、を専有している。また、企業Bは、QKD装置1を仮想化した仮想QKD装置B1と、QKD装置2を仮想化した仮想QKD装置B2と、を専有している。また、企業Cは、QKD装置1を仮想化した仮想QKD装置C1と、QKD装置2を仮想化した仮想QKD装置C2と、を専有している。   As shown in FIG. 5, there is a set of QKD devices that connect two locations (locations where the QKD device 1 and the QKD device 2 are respectively installed). The quantum key distribution system 100 including one set of QKD devices includes a QKD device 1 (physical QKD device) existing at one site, a QKD device 2 (physical QKD device) existing at the other site, and two physical devices. An optical fiber link 3 (see FIG. 1) that connects QKD devices as a quantum communication path, and a communication cable 4 (see FIG. 1) that connects two physical QKD devices as a classical communication path. Yes. Here, there is only one set of QKD devices (QKD devices 1 and 2), but in the example shown in FIG. 5, three different companies (company A to C) are virtually dedicated QKDs. It looks like you have a set of devices. That is, one set of QKD devices is virtualized, and each company virtually occupies three sets of QKD devices (virtual QKD devices). Specifically, as shown in FIG. 5, the company A occupies a virtual QKD device A1 that virtualizes the QKD device 1 and a virtual QKD device A2 that virtualizes the QKD device 2. The company B occupies a virtual QKD device B1 that virtualizes the QKD device 1 and a virtual QKD device B2 that virtualizes the QKD device 2. Further, the company C occupies a virtual QKD device C1 that virtualizes the QKD device 1 and a virtual QKD device C2 that virtualizes the QKD device 2.

各企業は、それぞれの要求、ポリシー、またはQKD装置の提供者と合意するサービスレベルアグリーメント(以下、総括的に「要求内容」という場合がある)に応じて、仮想的に専有したQKD装置(仮想QKD装置)を運用する。そして、各企業の仮想QKD装置は、各要求内容に応じて異なるパラメータおよび異なるバリエーションによって、量子鍵配送および量子暗号機能に基づく動作を見かけ上実行する。   Each company responds to their request, policy, or service level agreement agreed with the QKD device provider (hereinafter sometimes referred to collectively as “request content”), and virtually owns the QKD device (virtual QKD device) is operated. Each company's virtual QKD device apparently performs operations based on the quantum key distribution and quantum cryptography functions with different parameters and different variations according to the contents of each request.

なお、図5に示す例では、仮想化されたQKD装置は、企業A〜Cの3つの企業に対して設定されているが、これに限定されるものではなく、その他の数の企業ごとにQKD装置を仮想化するものとしてもよい。以下、説明の簡略化のために、QKD装置1、2が企業A〜Cの3つの企業に対して仮想化された場合について説明する。   In the example shown in FIG. 5, the virtualized QKD device is set for three companies, companies A to C, but is not limited to this, and for each other number of companies. The QKD device may be virtualized. Hereinafter, for simplification of description, a case where the QKD devices 1 and 2 are virtualized with respect to three companies A to C will be described.

図6は、第1の実施形態に係るQKD装置の機能ブロックの構成の一例を示す図である。図6を参照しながら、本実施形態に係るQKD装置(QKD装置1、2)の機能ブロックの構成について説明する。なお、図3および4で説明した一般的なQKD装置の機能ブロック構成および暗号鍵の共有動作と相違する点を中心に説明する。   FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a functional block configuration of the QKD apparatus according to the first embodiment. With reference to FIG. 6, the functional block configuration of the QKD devices (QKD devices 1 and 2) according to the present embodiment will be described. Note that the description will focus on differences from the functional block configuration and encryption key sharing operation of the general QKD device described with reference to FIGS.

図6に示すように、量子鍵配送を含む量子暗号機能の動作における各処理のうち、光子送受信処理については、QKD装置1、2は、物理的なQKD装置として通常通り実行する。一方、鍵蒸留処理(シフティング処理、誤り訂正処理、および秘匿性増強処理)、鍵管理、および鍵利用については、QKD装置1、2は、企業A〜Cに対してそれぞれ仮想化された仮想QKD装置A1、A2、仮想QKD装置B1、B2、および仮想QKD装置C1、C2として、異なるパラメータおよび異なるバリエーションでそれぞれ独立に実行する。ここで、シフティング処理、誤り訂正処理、秘匿性増強処理、鍵管理、および鍵利用それぞれにおいて、どのようなパラメータおよびバリエーションがあるかについては、図3で上述した通りである。これらのパラメータおよびバリエーションは、仮想QKD装置A1、A2、仮想QKD装置B1、B2、および仮想QKD装置C1、C2それぞれの運用者の要求内容に基づいて選択されている。   As shown in FIG. 6, among the processes in the operation of the quantum cryptography function including quantum key distribution, the photon transmission / reception process is executed as usual as the QKD apparatuses 1 and 2 as physical QKD apparatuses. On the other hand, with respect to key distillation processing (shifting processing, error correction processing, and confidentiality enhancement processing), key management, and key usage, the QKD devices 1 and 2 are virtualized for companies A to C, respectively. The QKD devices A1 and A2, the virtual QKD devices B1 and B2, and the virtual QKD devices C1 and C2 are independently executed with different parameters and different variations. Here, what parameters and variations exist in each of the shifting processing, error correction processing, confidentiality enhancement processing, key management, and key usage are as described above with reference to FIG. These parameters and variations are selected based on the request contents of the operators of the virtual QKD devices A1 and A2, the virtual QKD devices B1 and B2, and the virtual QKD devices C1 and C2.

図6に示すように、QKD装置1は、量子鍵共有部101と、シフティング処理部102a〜102cと、誤り訂正処理部103a〜103cと、秘匿性増強処理部104a〜104cと、鍵管理部105a〜105cと、鍵利用部106a〜106cと、配分部107と、設定部108と、通信部109と、記憶部110と、を有する。   As shown in FIG. 6, the QKD device 1 includes a quantum key sharing unit 101, shifting processing units 102a to 102c, error correction processing units 103a to 103c, confidentiality enhancement processing units 104a to 104c, and a key management unit. 105a to 105c, key use units 106a to 106c, a distribution unit 107, a setting unit 108, a communication unit 109, and a storage unit 110.

量子鍵共有部101、通信部109および記憶部110は、それぞれ図3で上述した量子鍵共有部11、通信部17および記憶部18と同様の機能を担う機能部である。量子鍵共有部101は、図2に示す光学処理装置306によって実現される。通信部109は、図2に示す通信I/F304によって実現される。記憶部110は、図2に示す補助記憶装置305によって実現される。   The quantum key sharing unit 101, the communication unit 109, and the storage unit 110 are functional units that have the same functions as the quantum key sharing unit 11, the communication unit 17, and the storage unit 18 described above with reference to FIG. The quantum key sharing unit 101 is realized by the optical processing device 306 shown in FIG. The communication unit 109 is realized by the communication I / F 304 illustrated in FIG. The storage unit 110 is realized by the auxiliary storage device 305 illustrated in FIG.

シフティング処理部102a〜102cは、それぞれ、基本的なシフティング処理として、図3で上述したシフティング処理部12と同様の機能を担う機能部である。シフティング処理部102a〜102cは、それぞれ、企業A〜Cの要求内容に基づいて設定部108により設定されたシフティング処理用のパラメータおよびバリエーションに従って動作する。   Each of the shifting processing units 102a to 102c is a functional unit having the same function as the shifting processing unit 12 described above with reference to FIG. 3 as a basic shifting process. The shifting processing units 102a to 102c operate according to the parameters and variations for the shifting process set by the setting unit 108 based on the request contents of the companies A to C, respectively.

誤り訂正処理部103a〜103cは、それぞれ、基本的な誤り訂正処理として、図3で上述した誤り訂正処理部13と同様の機能を担う機能部である。誤り訂正処理部103a〜103cは、それぞれ、企業A〜Cの要求内容に基づいて設定部108により設定された誤り訂正処理用のパラメータおよびバリエーションに従って動作する。   The error correction processing units 103a to 103c are functional units having the same functions as the error correction processing unit 13 described above with reference to FIG. 3 as basic error correction processing. The error correction processing units 103a to 103c operate according to the parameters and variations for error correction processing set by the setting unit 108 based on the request contents of the companies A to C, respectively.

秘匿性増強処理部104a〜104cは、それぞれ、基本的な秘匿性増強処理として、図3で上述した秘匿性増強処理部14と同様の機能を担う機能部である。秘匿性増強処理部104a〜104cは、それぞれ、企業A〜Cの要求内容に基づいて設定部108により設定された秘匿性増強処理用のパラメータおよびバリエーションに従って動作する。   The confidentiality enhancement processing units 104a to 104c are functional units that perform the same functions as the confidentiality enhancement processing unit 14 described above with reference to FIG. 3 as basic confidentiality enhancement processing. The confidentiality enhancement processing units 104a to 104c operate according to the parameters and variations for the confidentiality enhancement processing set by the setting unit 108 based on the request contents of the companies A to C, respectively.

鍵管理部105a〜105cは、それぞれ、図3で上述した鍵管理部15と同様の鍵管理の機能を担う機能部である。鍵管理部105a〜105cは、それぞれ、企業A〜Cの要求内容に基づいて設定部108により設定された鍵管理用のパラメータおよびバリエーションに従って動作する。   Each of the key management units 105a to 105c is a functional unit that bears the same key management function as the key management unit 15 described above with reference to FIG. The key management units 105a to 105c operate according to the key management parameters and variations set by the setting unit 108 based on the request contents of the companies A to C, respectively.

鍵利用部106a〜106cは、それぞれ、図3で上述した鍵利用部16と同様の鍵利用の機能を担う機能部である。鍵利用部106a〜106cは、それぞれ、企業A〜Cの要求内容に基づいて設定部108により設定された鍵利用用のパラメータおよびバリエーションに従って動作する。   Each of the key use units 106a to 106c is a functional unit having a key use function similar to that of the key use unit 16 described above with reference to FIG. The key use units 106a to 106c operate according to the key use parameters and variations set by the setting unit 108 based on the request contents of the companies A to C, respectively.

設定部108は、企業A〜Cそれぞれの要求内容に応じて、シフティング処理、誤り訂正処理、秘匿性増強処理、鍵管理および鍵利用のパラメータおよびバリエーションをそれぞれ設定する機能部である。   The setting unit 108 is a functional unit that sets parameters and variations for shifting processing, error correction processing, confidentiality enhancement processing, key management, and key usage according to the request contents of the companies A to C, respectively.

配分部107は、量子鍵共有部101および量子鍵共有部201による光子送受信処理により生成される中間データである送信光子情報(送信基底および光子ビット列)を、シフティング処理部102a〜102cに配分する機能部である。配分部107は、企業A〜Cそれぞれの要求内容に応じて、シフティング処理部102a〜102cそれぞれに配分する送信光子情報の配分量を決定する。   The distribution unit 107 distributes transmission photon information (transmission base and photon bit string), which is intermediate data generated by the photon transmission / reception processing by the quantum key sharing unit 101 and the quantum key sharing unit 201, to the shifting processing units 102a to 102c. It is a functional part. The distribution unit 107 determines the amount of transmission photon information distributed to each of the shifting processing units 102a to 102c according to the request contents of the companies A to C.

例えば、最も単純な送信光子情報の配分方法は、送信光子情報をシフティング処理部102a〜102cそれぞれに等分する方法である。また、配分部107は、企業A〜Cそれぞれが要求する鍵生成速度(秘匿性増強処理部14により暗号鍵が生成される速度)に応じて、傾斜をつけて送信光子情報を配分するものとしてもよい。例えば、企業Aの鍵生成速度に対する要求が、企業B、Cの要求の2倍である場合、配分部107は、送信光子情報の配分比が、企業A:企業B:企業C=2:1:1となるように配分するものとしてもよい。この場合、企業A〜Cそれぞれに関連付けられた優先度を考慮してもよい。   For example, the simplest distribution method of transmission photon information is a method of equally dividing the transmission photon information into the shifting processing units 102a to 102c. Further, the distribution unit 107 distributes the transmitted photon information with an inclination according to the key generation rate required by each of the companies A to C (the rate at which the encryption key is generated by the confidentiality enhancement processing unit 14). Also good. For example, when the request for the key generation speed of company A is twice that of companies B and C, the distribution unit 107 determines that the distribution ratio of the transmitted photon information is company A: company B: company C = 2: 1. It is good also as what distributes so that it may become: 1. In this case, you may consider the priority linked | related with each company A-C.

さらに、配分部107によるシフティング処理部102a〜102cに対する送信光子情報の配分量の決定の基準としては、基底の偏り、デコイパルスおよびバキュームパルスの割合、それらの分散、およびレーザ強度の分散等がある。基底の偏りについては、仮想QKD装置毎に企業等が要求する基底の偏りが異なることが考えられる。デコイパルスおよびバキュームパルスの割合については、仮想QKD装置毎に企業等が要求するデコイパルスおよびバキュームパルスの割合が異なることが考えられる。デコイパルスおよびバキュームパルスの分散については、この分散に対する許容度が、企業等が専有する仮想QKD装置毎に異なることが考えられる。レーザ強度の分散については、この分散に対する許容度が、企業等が専有する仮想QKD装置毎に異なることが考えられる。   Furthermore, the criteria for determining the distribution amount of the transmitted photon information to the shifting processing units 102a to 102c by the distribution unit 107 include base bias, the ratio of decoy pulses and vacuum pulses, their dispersion, and laser intensity dispersion. . Regarding the base bias, it is conceivable that the base bias required by companies or the like differs for each virtual QKD device. About the ratio of a decoy pulse and a vacuum pulse, it is possible that the ratio of the decoy pulse and vacuum pulse which a company etc. requests | requires differs for every virtual QKD apparatus. About dispersion | distribution of a decoy pulse and a vacuum pulse, it is possible that the tolerance | permissibility with respect to this dispersion | distribution differs for every virtual QKD apparatus which a company etc. occupies. Regarding the dispersion of the laser intensity, it is conceivable that the tolerance for this dispersion differs for each virtual QKD device that is exclusively used by a company or the like.

上述のシフティング処理部102a〜102c、誤り訂正処理部103a〜103c、秘匿性増強処理部104a〜104c、鍵管理部105a〜105c、鍵利用部106a〜106c、配分部107、および設定部108は、図2に示すCPU301が補助記憶装置305等に記憶されたプログラムをRAM303に読み出して実行することによって実現される。なお、シフティング処理部102a〜102c、誤り訂正処理部103a〜103c、秘匿性増強処理部104a〜104c、鍵管理部105a〜105c、鍵利用部106a〜106c、配分部107、および設定部108のすべてがプログラムの実行により実現されることに限定されるものではなく、少なくともいずれかが、例えば、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field−Programmable Gate Array)またはその他の集積回路等のハードウェア回路によって実現されるものとしてもよい。   The above-described shifting processing units 102a to 102c, error correction processing units 103a to 103c, confidentiality enhancement processing units 104a to 104c, key management units 105a to 105c, key utilization units 106a to 106c, distribution unit 107, and setting unit 108 2 is realized by the CPU 301 shown in FIG. 2 reading out the program stored in the auxiliary storage device 305 or the like to the RAM 303 and executing it. Of the shifting processing units 102a to 102c, the error correction processing units 103a to 103c, the confidentiality enhancement processing units 104a to 104c, the key management units 105a to 105c, the key use units 106a to 106c, the distribution unit 107, and the setting unit 108 All are not limited to being realized by the execution of the program, and at least one of them is, for example, hardware such as an application specific integrated circuit (ASIC), a field-programmable gate array (FPGA), or other integrated circuits. It may be realized by a circuit.

なお、図6に示す量子鍵共有部101、シフティング処理部102a〜102c、誤り訂正処理部103a〜103c、秘匿性増強処理部104a〜104c、鍵管理部105a〜105c、鍵利用部106a〜106c、配分部107、設定部108、通信部109、および記憶部110は、機能を概念的に示したものであって、このような構成に限定されるものではない。例えば、図6に示すQKD装置1で、独立した機能部として図示した複数の機能部を、1つの機能部として構成してもよい。一方、図6に示すQKD装置1で、1つの機能部が有する機能を複数に分割し、複数の機能部として構成するものとしてもよい。   Note that the quantum key sharing unit 101, the shifting processing units 102a to 102c, the error correction processing units 103a to 103c, the confidentiality enhancement processing units 104a to 104c, the key management units 105a to 105c, and the key use units 106a to 106c shown in FIG. The distribution unit 107, the setting unit 108, the communication unit 109, and the storage unit 110 conceptually show functions, and are not limited to such a configuration. For example, in the QKD device 1 illustrated in FIG. 6, a plurality of functional units illustrated as independent functional units may be configured as one functional unit. On the other hand, in the QKD device 1 shown in FIG. 6, the function of one functional unit may be divided into a plurality of units and configured as a plurality of functional units.

図6に示すように、QKD装置2は、量子鍵共有部201と、シフティング処理部202a〜202cと、誤り訂正処理部203a〜203cと、秘匿性増強処理部204a〜204cと、鍵管理部205a〜205cと、鍵利用部206a〜206cと、配分部207と、設定部208と、通信部209と、記憶部210と、を有する。   As illustrated in FIG. 6, the QKD device 2 includes a quantum key sharing unit 201, shifting processing units 202a to 202c, error correction processing units 203a to 203c, confidentiality enhancement processing units 204a to 204c, and a key management unit. 205a to 205c, key use units 206a to 206c, a distribution unit 207, a setting unit 208, a communication unit 209, and a storage unit 210.

量子鍵共有部201、通信部209および記憶部210は、それぞれ図3で上述した量子鍵共有部21、通信部27および記憶部28と同様の機能を担う機能部である。量子鍵共有部201は、図2に示す光学処理装置306によって実現される。通信部209は、図2に示す通信I/F304によって実現される。記憶部210は、図2に示す補助記憶装置305によって実現される。   The quantum key sharing unit 201, the communication unit 209, and the storage unit 210 are functional units that have the same functions as the quantum key sharing unit 21, the communication unit 27, and the storage unit 28 described above with reference to FIG. The quantum key sharing unit 201 is realized by the optical processing device 306 illustrated in FIG. The communication unit 209 is realized by the communication I / F 304 illustrated in FIG. The storage unit 210 is realized by the auxiliary storage device 305 illustrated in FIG.

シフティング処理部202a〜202cは、それぞれ、基本的なシフティング処理として、図3で上述したシフティング処理部22と同様の機能を担う機能部である。シフティング処理部202a〜202cは、それぞれ、企業A〜Cの要求内容に基づいて設定部208により設定されたシフティング処理用のパラメータおよびバリエーションに従って動作する。   The shifting processing units 202a to 202c are functional units that perform the same functions as the shifting processing unit 22 described above with reference to FIG. 3 as basic shifting processing. The shifting processing units 202a to 202c operate according to the parameters and variations for the shifting process set by the setting unit 208 based on the request contents of the companies A to C, respectively.

誤り訂正処理部203a〜203cは、それぞれ、基本的な誤り訂正処理として、図3で上述した誤り訂正処理部23と同様の機能を担う機能部である。誤り訂正処理部203a〜203cは、それぞれ、企業A〜Cの要求内容に基づいて設定部208により設定された誤り訂正処理用のパラメータおよびバリエーションに従って動作する。   Each of the error correction processing units 203a to 203c is a functional unit having the same function as the error correction processing unit 23 described above with reference to FIG. 3 as basic error correction processing. The error correction processing units 203a to 203c operate according to the parameters and variations for error correction processing set by the setting unit 208 based on the request contents of the companies A to C, respectively.

秘匿性増強処理部204a〜204cは、それぞれ、基本的な秘匿性増強処理として、図3で上述した秘匿性増強処理部24と同様の機能を担う機能部である。秘匿性増強処理部204a〜204cは、それぞれ、企業A〜Cの要求内容に基づいて設定部208により設定された秘匿性増強処理用のパラメータおよびバリエーションに従って動作する。   The confidentiality enhancement processing units 204a to 204c are functional units that perform the same functions as the confidentiality enhancement processing unit 24 described above with reference to FIG. 3 as basic confidentiality enhancement processing. The confidentiality enhancement processing units 204a to 204c operate according to the parameters and variations for the confidentiality enhancement processing set by the setting unit 208 based on the request contents of the companies A to C, respectively.

鍵管理部205a〜205cは、それぞれ、図3で上述した鍵管理部25と同様の鍵管理の機能を担う機能部である。鍵管理部205a〜205cは、それぞれ、企業A〜Cの要求内容に基づいて設定部208により設定された鍵管理用のパラメータおよびバリエーションに従って動作する。   Each of the key management units 205a to 205c is a functional unit that bears the same key management function as the key management unit 25 described above with reference to FIG. The key management units 205a to 205c operate according to the key management parameters and variations set by the setting unit 208 based on the request contents of the companies A to C, respectively.

鍵利用部206a〜206cは、それぞれ、図3で上述した鍵利用部26と同様の鍵利用の機能を担う機能部である。鍵利用部206a〜206cは、それぞれ、企業A〜Cの要求内容に基づいて設定部208により設定された鍵利用用のパラメータおよびバリエーションに従って動作する。   Each of the key use units 206a to 206c is a functional unit having a key use function similar to that of the key use unit 26 described above with reference to FIG. The key use units 206a to 206c operate according to the key use parameters and variations set by the setting unit 208 based on the request contents of the companies A to C, respectively.

設定部208は、企業A〜Cそれぞれの要求内容に応じて、シフティング処理、誤り訂正処理、秘匿性増強処理、鍵管理および鍵利用のパラメータおよびバリエーションをそれぞれ設定する機能部である。   The setting unit 208 is a functional unit that sets shifting processing, error correction processing, confidentiality enhancement processing, key management, and key use parameters and variations according to the request contents of the companies A to C, respectively.

配分部207は、量子鍵共有部201および量子鍵共有部101による光子送受信処理により生成される中間データである検出光子情報(受信基底および光子ビット列)を、シフティング処理部202a〜202cに配分する機能部である。配分部207は、企業A〜Cそれぞれの要求内容に応じて、シフティング処理部202a〜202cそれぞれに配分する検出光子情報の配分量を決定する。配分部207による具体的な検出光子情報の配分方法は、上述した配分部107による送信光子情報の配分方法と同様である。   The distribution unit 207 distributes detected photon information (reception base and photon bit string), which is intermediate data generated by the photon transmission / reception processing by the quantum key sharing unit 201 and the quantum key sharing unit 101, to the shifting processing units 202a to 202c. It is a functional part. The distribution unit 207 determines the distribution amount of the detected photon information to be distributed to each of the shifting processing units 202a to 202c according to the request contents of the companies A to C. A specific method of distributing the detected photon information by the distributing unit 207 is the same as the method of distributing the transmitted photon information by the distributing unit 107 described above.

上述のシフティング処理部202a〜202c、誤り訂正処理部203a〜203c、秘匿性増強処理部204a〜204c、鍵管理部205a〜205c、鍵利用部206a〜206c、配分部207、および設定部208は、図2に示すCPU301が補助記憶装置305等に記憶されたプログラムをRAM303に読み出して実行することによって実現される。なお、シフティング処理部202a〜202c、誤り訂正処理部203a〜203c、秘匿性増強処理部204a〜204c、鍵管理部205a〜205c、鍵利用部206a〜206c、配分部207、および設定部208のすべてがプログラムの実行により実現されることに限定されるものではなく、少なくともいずれかが、例えば、ASIC、FPGAまたはその他の集積回路等のハードウェア回路によって実現されるものとしてもよい。   The above-described shifting processing units 202a to 202c, error correction processing units 203a to 203c, confidentiality enhancement processing units 204a to 204c, key management units 205a to 205c, key use units 206a to 206c, distribution unit 207, and setting unit 208 2 is realized by the CPU 301 shown in FIG. 2 reading out the program stored in the auxiliary storage device 305 or the like to the RAM 303 and executing it. The shifting processing units 202a to 202c, the error correction processing units 203a to 203c, the confidentiality enhancement processing units 204a to 204c, the key management units 205a to 205c, the key use units 206a to 206c, the distribution unit 207, and the setting unit 208 Not all are realized by execution of a program, and at least one of them may be realized by a hardware circuit such as an ASIC, FPGA, or other integrated circuit.

なお、図6に示す量子鍵共有部201、シフティング処理部202a〜202c、誤り訂正処理部203a〜203c、秘匿性増強処理部204a〜204c、鍵管理部205a〜205c、鍵利用部206a〜206c、配分部207、設定部208、通信部209、および記憶部210は、機能を概念的に示したものであって、このような構成に限定されるものではない。例えば、図6に示すQKD装置2で、独立した機能部として図示した複数の機能部を、1つの機能部として構成してもよい。一方、図6に示すQKD装置2で、1つの機能部が有する機能を複数に分割し、複数の機能部として構成するものとしてもよい。   Note that the quantum key sharing unit 201, the shift processing units 202a to 202c, the error correction processing units 203a to 203c, the confidentiality enhancement processing units 204a to 204c, the key management units 205a to 205c, and the key use units 206a to 206c shown in FIG. The distribution unit 207, the setting unit 208, the communication unit 209, and the storage unit 210 conceptually show functions, and are not limited to such a configuration. For example, in the QKD device 2 shown in FIG. 6, a plurality of functional units illustrated as independent functional units may be configured as one functional unit. On the other hand, the QKD device 2 shown in FIG. 6 may be configured as a plurality of functional units divided into a plurality of functions of one functional unit.

また、仮想QKD装置毎に、最適と考えるデータのパルス、デコイパルス、およびバキュームパルスそれぞれのレーザ強度が異なる可能性も考えられる。この場合、仮想化されていない量子鍵共有部101(201)の設定により、各仮想QKD装置向けに(企業A〜Cそれぞれの要求内容に応じて)、異なる強度のデータパルス、デコイパルス、およびバキュームパルスを送出するように設定することも原理上可能である。   In addition, there is a possibility that the laser intensity of each data pulse, decoy pulse, and vacuum pulse considered to be optimum differs for each virtual QKD device. In this case, depending on the setting of the non-virtualized quantum key sharing unit 101 (201), data pulses, decoy pulses, and vacuums of different intensities are provided for each virtual QKD device (depending on the request contents of the companies A to C). It is also possible in principle to set to send a pulse.

また、本実施形態において、本発明の「共通処理部」は、QKD装置1において量子鍵共有部101に相当し、「個別処理部」は、シフティング処理部102a〜102c以降のそれぞれの処理部に相当する。これは、QKD装置2についても同様である。また、本実施形態において、本発明の「鍵蒸留処理部」は、QKD装置1においてシフティング処理部102a〜102c、誤り訂正処理部103a〜103c、および秘匿性増強処理部104a〜104cのそれぞれの一連の処理部に相当する。これは、QKD装置2についても同様である。   In the present embodiment, the “common processing unit” of the present invention corresponds to the quantum key sharing unit 101 in the QKD apparatus 1, and the “individual processing unit” is each processing unit after the shifting processing units 102 a to 102 c. It corresponds to. The same applies to the QKD device 2. In the present embodiment, the “key distillation processing unit” of the present invention includes each of the shifting processing units 102a to 102c, the error correction processing units 103a to 103c, and the confidentiality enhancement processing units 104a to 104c in the QKD device 1. It corresponds to a series of processing units. The same applies to the QKD device 2.

以上のように、本実施形態では、物理的な1組のQKD装置を仮想化し、複数組のQKD装置(仮想QKD装置)が存在するように見せかけ、これらを複数の利用者または利用組織(上述の実施形態の例では企業)がそれぞれ専有するものとしている。そして、複数の利用者または利用組織ごとに、異なるパラメータおよび異なるバリエーションによってそれぞれの利用者または利用組織が専有する仮想QKD装置を動作させるものとしている。特に、本実施形態では、量子鍵配送および量子暗号機能の各処理のうち、シフティング処理以降の処理について、異なるパラメータおよび異なるバリエーションによって仮想QKD装置を動作させるものとしている。これによって、複数の利用者および利用組織のそれぞれの要求内容に応じたシフティング処理以降の量子鍵配送および量子暗号機能を提供することができる。すなわち、1組の物理的なQKD装置によって、実際には異なる複数種類の量子鍵配送および量子暗号機能を提供することができる。これは、異なるパラメータおよび異なるバリエーションによる量子鍵配送または量子暗号機能を利用したい場合、利用者および利用組織ごとに専用の物理的なQKD装置を設置および敷設しなければならなかった従来の技術と比較して、量子鍵配送および量子暗号機能の利用コストを大幅に低減することが可能となる。さらに、QKD装置の開発者および提供者の視点からは、1組のQKD装置では、従来では一種類の量子鍵配送または量子暗号機能しか提供できなかったが、本実施形態に係る量子鍵配送システム100を用いることで、1組のQKD装置によって、複数種類の異なる量子鍵配送または量子暗号機能を提供することができるため、量子鍵配送または量子暗号機能の利用者および利用組織を拡大できる。   As described above, in the present embodiment, a physical set of QKD devices is virtualized to make it appear that there are a plurality of sets of QKD devices (virtual QKD devices). In the example of the embodiment, the company) is dedicated. Then, for each of a plurality of users or use organizations, the virtual QKD device exclusively used by each user or use organization is operated with different parameters and different variations. In particular, in the present embodiment, the virtual QKD apparatus is operated with different parameters and different variations for the processes after the shifting process among the processes of the quantum key distribution and the quantum cryptographic function. As a result, it is possible to provide quantum key distribution and quantum cryptography functions after the shifting process according to the request contents of a plurality of users and user organizations. That is, a set of physical QKD devices can actually provide different types of quantum key distribution and quantum cryptography functions. This is compared with the conventional technology in which a dedicated physical QKD device had to be installed and installed for each user and user organization when using quantum key distribution or quantum cryptography functions with different parameters and different variations. Thus, it is possible to significantly reduce the usage cost of the quantum key distribution and quantum cryptography functions. Furthermore, from the viewpoints of developers and providers of QKD devices, a set of QKD devices can conventionally provide only one type of quantum key distribution or quantum encryption function, but the quantum key distribution system according to the present embodiment. By using 100, a plurality of different types of quantum key distribution or quantum cryptography functions can be provided by one set of QKD devices, so that users and organizations of the quantum key distribution or quantum cryptography functions can be expanded.

また、量子鍵共有部101、201による光子送受信処理により生成された中間データ(送信光子情報、検出光子情報)を、利用者および利用組織の要求内容に応じて、配分量を決定することができる。これによって、利用者および利用組織の要求内容に応じた生成速度により暗号鍵を生成し、提供することができる。   In addition, the amount of distribution of intermediate data (transmission photon information, detection photon information) generated by the photon transmission / reception process by the quantum key sharing units 101 and 201 can be determined according to the request contents of the user and the user organization. . Thereby, the encryption key can be generated and provided at a generation speed according to the request contents of the user and the user organization.

なお、図6では、1組のQKD装置を3組のQKD装置として仮想化するため、配分部107および207は3つの配分先に配分を行う様子を示した。ただし、配分部の配分先は3つに限らない。例えば2つであっても4つ以上であってもよい。また、配分先は、同一のQKD装置内で実行される「個別処理部」、すなわち、シフティング処理部でなくてもよい。すなわち、他の装置上で実行される「個別処理部」が存在し、その「個別処理部」に対して配分部が、中間データ(送信光子情報または検出光子情報)を配分する構成であってもよい。この場合、QKD装置には、個別処理部は1以上存在し、配分部は、QKD装置が実行する1以上の個別処理部を含む2以上の配分先に、中間データを配分することとなる。図7は、QKD装置内部の1つの個別処理部と、QKD装置の外部の1つの個別処理部と、の合計2つの個別処理部に対して配分部が配分する場合の構成を示す図である。以下の第2から第6の実施形態についても、同様の構成を適用できる。   In FIG. 6, in order to virtualize one set of QKD devices as three sets of QKD devices, the distribution units 107 and 207 have shown the distribution to three distribution destinations. However, the distribution destination of the distribution unit is not limited to three. For example, it may be two or four or more. Further, the distribution destination may not be an “individual processing unit” that is executed in the same QKD device, that is, a shifting processing unit. That is, there is an “individual processing unit” executed on another device, and the distribution unit distributes intermediate data (transmitted photon information or detected photon information) to the “individual processing unit”. Also good. In this case, the QKD device has one or more individual processing units, and the distribution unit distributes the intermediate data to two or more distribution destinations including one or more individual processing units executed by the QKD device. FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration when the distribution unit distributes a total of two individual processing units, one individual processing unit inside the QKD device and one individual processing unit outside the QKD device. . The same configuration can be applied to the following second to sixth embodiments.

(第2の実施形態)
第2の実施形態に係る量子鍵配送システムについて、第1の実施形態に係る量子鍵配送システム100と相違する点を中心に説明する。第1の実施形態では、量子鍵配送および量子暗号機能の処理のうち、シフティング処理以降の処理について、企業ごとに異なるパラメータおよび異なるバリエーションにより実行する動作について説明した。本実施形態では、量子鍵配送および量子暗号機能の処理のうち、誤り訂正処理以降の処理について、企業ごとに異なるパラメータおよび異なるバリエーションにより実行する動作について説明する。なお、本実施形態に係る量子鍵配送システムの全体構成、QKD装置のハードウェア構成、および量子鍵配送および量子暗号機能の仮想化の態様については、第1の実施形態と同様である。
(Second Embodiment)
The quantum key distribution system according to the second embodiment will be described focusing on differences from the quantum key distribution system 100 according to the first embodiment. In the first embodiment, among the processes of the quantum key distribution and the quantum cryptography function, the operations executed after the shifting process with different parameters and different variations for each company have been described. In the present embodiment, of the processes of quantum key distribution and quantum cryptography functions, operations performed after the error correction process with different parameters and different variations for each company will be described. Note that the overall configuration of the quantum key distribution system according to the present embodiment, the hardware configuration of the QKD device, and the aspects of quantum key distribution and the virtualization of the quantum cryptography function are the same as those in the first embodiment.

図8は、第2の実施形態に係るQKD装置の機能ブロックの構成の一例を示す図である。図8を参照しながら、本実施形態に係るQKD装置(QKD装置1a、2a)の機能ブロックの構成について説明する。なお、図3および4で説明した一般的なQKD装置の機能ブロック構成および暗号鍵の共有動作と相違する点を中心に説明する。   FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a functional block configuration of the QKD apparatus according to the second embodiment. The configuration of functional blocks of the QKD device (QKD devices 1a and 2a) according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Note that the description will focus on differences from the functional block configuration and encryption key sharing operation of the general QKD device described with reference to FIGS.

図8に示すように、量子鍵配送を含む量子暗号機能の動作における各処理のうち、光子送受信処理およびシフティング処理については、QKD装置1a、2aは、物理的なQKD装置として通常通り実行する。一方、鍵蒸留処理の一部(誤り訂正処理および秘匿性増強処理)、鍵管理、および鍵利用については、QKD装置1a、2aは、企業A〜Cに対してそれぞれ仮想化された仮想QKD装置A1、A2、仮想QKD装置B1、B2、および仮想QKD装置C1、C2として、異なるパラメータおよび異なるバリエーションでそれぞれ独立に実行する。ここで、誤り訂正処理、秘匿性増強処理、鍵管理、および鍵利用それぞれにおいて、どのようなパラメータおよびバリエーションがあるかについては、図3で上述した通りである。これらのパラメータおよびバリエーションは、仮想QKD装置A1、A2、仮想QKD装置B1、B2、および仮想QKD装置C1、C2それぞれの運用者の要求内容に基づいて選択されている。   As shown in FIG. 8, among the processes in the operation of the quantum cryptography function including quantum key distribution, the QKD devices 1a and 2a are normally executed as physical QKD devices for the photon transmission / reception process and the shifting process. . On the other hand, for part of the key distillation process (error correction process and confidentiality enhancement process), key management, and key usage, the QKD apparatuses 1a and 2a are virtual QKD apparatuses that are virtualized for the companies A to C, respectively. A1, A2, virtual QKD devices B1, B2, and virtual QKD devices C1, C2 are executed independently with different parameters and different variations. Here, what parameters and variations exist in each of the error correction processing, confidentiality enhancement processing, key management, and key usage are as described above with reference to FIG. These parameters and variations are selected based on the request contents of the operators of the virtual QKD devices A1 and A2, the virtual QKD devices B1 and B2, and the virtual QKD devices C1 and C2.

図8に示すように、本実施形態に係る量子鍵配送システム100aのQKD装置1aは、量子鍵共有部101と、シフティング処理部102と、誤り訂正処理部103a〜103cと、秘匿性増強処理部104a〜104cと、鍵管理部105a〜105cと、鍵利用部106a〜106cと、配分部107と、設定部108と、通信部109と、記憶部110と、を有する。   As shown in FIG. 8, the QKD device 1a of the quantum key distribution system 100a according to this embodiment includes a quantum key sharing unit 101, a shifting processing unit 102, error correction processing units 103a to 103c, and confidentiality enhancement processing. Units 104a to 104c, key management units 105a to 105c, key use units 106a to 106c, a distribution unit 107, a setting unit 108, a communication unit 109, and a storage unit 110.

量子鍵共有部101、通信部109および記憶部110の機能および構成は、それぞれ第1の実施形態に係るQKD装置1の量子鍵共有部101、通信部109および記憶部110の機能および構成と同様である。   The functions and configurations of the quantum key sharing unit 101, the communication unit 109, and the storage unit 110 are the same as the functions and configurations of the quantum key sharing unit 101, the communication unit 109, and the storage unit 110 of the QKD device 1 according to the first embodiment, respectively. It is.

シフティング処理部102は、図3で上述したシフティング処理部12と同様のシフティング処理を通常通り実行する機能部である。なお、シフティング処理において、上述の推定誤り率を算出した場合、生成される各共有ビット列に対して、対応する推定誤り率が関連付けられているものとする。   The shifting processing unit 102 is a functional unit that executes the same shifting processing as the shifting processing unit 12 described above with reference to FIG. In the shifting process, when the estimated error rate is calculated, it is assumed that a corresponding estimated error rate is associated with each generated shared bit string.

誤り訂正処理部103a〜103c、秘匿性増強処理部104a〜104c、鍵管理部105a〜105c、および鍵利用部106a〜106cの機能および構成は、それぞれ第1の実施形態に係るQKD装置1の誤り訂正処理部103a〜103c、秘匿性増強処理部104a〜104c、鍵管理部105a〜105c、および鍵利用部106a〜106cの機能および構成と同様である。すなわち、誤り訂正処理部103a〜103c、秘匿性増強処理部104a〜104c、鍵管理部105a〜105c、および鍵利用部106a〜106cは、企業A〜Cの要求内容に基づいて設定部108により設定されたパラメータおよびバリエーションに従ってそれぞれ動作する。   The functions and configurations of the error correction processing units 103a to 103c, the confidentiality enhancement processing units 104a to 104c, the key management units 105a to 105c, and the key use units 106a to 106c are the same as those of the QKD device 1 according to the first embodiment. The functions and configurations of the correction processing units 103a to 103c, the confidentiality enhancement processing units 104a to 104c, the key management units 105a to 105c, and the key use units 106a to 106c are the same. That is, the error correction processing units 103a to 103c, the confidentiality enhancement processing units 104a to 104c, the key management units 105a to 105c, and the key use units 106a to 106c are set by the setting unit 108 based on the request contents of the companies A to C. According to the parameters and variations specified.

設定部108は、企業A〜Cそれぞれの要求内容に応じて、誤り訂正処理、秘匿性増強処理、鍵管理および鍵利用のパラメータおよびバリエーションをそれぞれ設定する機能部である。   The setting unit 108 is a functional unit that sets parameters and variations for error correction processing, confidentiality enhancement processing, key management, and key usage according to the request contents of the companies A to C, respectively.

配分部107は、シフティング処理部102によるシフティング処理により生成される中間データである共有ビット列を、誤り訂正処理部103a〜103cに配分する機能部である。配分部107は、企業A〜Cそれぞれの要求内容に応じて、誤り訂正処理部103a〜103cそれぞれへの共有ビット列の配分方法を決定する。この場合、企業A〜Cそれぞれに関連付けられた優先度を考慮してもよい。   The distribution unit 107 is a functional unit that distributes the shared bit string, which is intermediate data generated by the shifting processing by the shifting processing unit 102, to the error correction processing units 103a to 103c. The distribution unit 107 determines a shared bit string distribution method to each of the error correction processing units 103a to 103c according to the request contents of the companies A to C. In this case, you may consider the priority linked | related with each company A-C.

配分部107による誤り訂正処理部103a〜103cに対する共有ビット列の配分方法の決定の基準としては、上述の第1の実施形態と同様のものを含んでもよい。ただし、共有ビット列は、一般的には、基底の偏り、デコイパルスおよびバキュームパルスの割合、それらの分散、およびレーザ強度の分散等のように光子送受信処理に直接関係するデータは除去され、ふるい処理であるシフティング処理が終了した後のビット列であることが一般的である。そのため、共有ビット列の配分方法の決定の基準として一般的に利用できるものは、鍵生成速度および推定誤り率である。鍵生成速度を基準とした配分については、上述の第1の実施形態で説明した通りである。ここでは、推定誤り率を基準とした配分について説明する。   The standard for determining the shared bit string allocation method for the error correction processing units 103a to 103c by the distribution unit 107 may include the same as in the first embodiment. However, in the shared bit string, data directly related to the photon transmission / reception processing such as base bias, decoy pulse and vacuum pulse ratio, their dispersion, and laser intensity dispersion is generally removed. In general, it is a bit string after a certain shifting process is completed. Therefore, the key generation rate and the estimated error rate can be generally used as a reference for determining the shared bit string allocation method. The distribution based on the key generation speed is as described in the first embodiment. Here, allocation based on the estimated error rate will be described.

誤り訂正処理部103a〜103cは、それぞれ用いる誤り訂正処理のアルゴリズムの差異により、共有ビット列について許容される誤り率の範囲が異なったり、秘匿性増強処理部104a〜104cは、それぞれ用いる秘匿性増強処理の量子暗号理論に基づくアルゴリズムの差異により、暗号鍵の生成に有利となる共有ビット列の誤り率の範囲等が異なったりする。例えば、誤り訂正処理部103aは、誤り率が2〜5[%]が望ましく、かつ、10[%]までを受け入れ可能であるのに対し、誤り訂正処理部103bは、誤り率が2.5〜3.0[%]が望ましく、かつ、6[%]までを受け入れ可能である可能性がある。このような場合に、配分部107は、シフティング処理部102により算出された推定誤り率に基づいて、誤り訂正処理部103a〜103cそれぞれに対し、どの共有ビット列を配分するかを決定する。この場合、企業A〜Cそれぞれに関連付けられた鍵生成速度の要求、または優先度を考慮してよい。   The error correction processing units 103a to 103c have different error rate ranges for the shared bit strings due to differences in the error correction processing algorithms used, or the confidentiality enhancement processing units 104a to 104c use the confidentiality enhancement processing used respectively. Due to differences in algorithms based on the quantum cryptography, the error rate range of the shared bit sequence, which is advantageous for generating the encryption key, may be different. For example, the error correction processing unit 103a desirably has an error rate of 2 to 5 [%] and can accept up to 10 [%], whereas the error correction processing unit 103b has an error rate of 2.5. ~ 3.0 [%] is desirable and up to 6 [%] may be acceptable. In such a case, the distribution unit 107 determines which shared bit string is allocated to each of the error correction processing units 103a to 103c based on the estimated error rate calculated by the shifting processing unit 102. In this case, a request for a key generation speed associated with each of the companies A to C, or priority may be considered.

なお、図8に示す量子鍵共有部101、シフティング処理部102、誤り訂正処理部103a〜103c、秘匿性増強処理部104a〜104c、鍵管理部105a〜105c、鍵利用部106a〜106c、配分部107、設定部108、通信部109、および記憶部110は、機能を概念的に示したものであって、このような構成に限定されるものではない。例えば、図8に示すQKD装置1aで、独立した機能部として図示した複数の機能部を、1つの機能部として構成してもよい。一方、図8に示すQKD装置1aで、1つの機能部が有する機能を複数に分割し、複数の機能部として構成するものとしてもよい。   Note that the quantum key sharing unit 101, the shifting processing unit 102, the error correction processing units 103a to 103c, the confidentiality enhancement processing units 104a to 104c, the key management units 105a to 105c, the key use units 106a to 106c, and the allocation shown in FIG. The unit 107, the setting unit 108, the communication unit 109, and the storage unit 110 conceptually show functions, and are not limited to such a configuration. For example, in the QKD device 1a illustrated in FIG. 8, a plurality of functional units illustrated as independent functional units may be configured as one functional unit. On the other hand, in the QKD device 1a shown in FIG. 8, the function of one function unit may be divided into a plurality of functions and configured as a plurality of function units.

図8に示すように、本実施形態に係る量子鍵配送システム100aのQKD装置2aは、量子鍵共有部201と、シフティング処理部202と、誤り訂正処理部203a〜203cと、秘匿性増強処理部204a〜204cと、鍵管理部205a〜205cと、鍵利用部206a〜206cと、配分部207と、設定部208と、通信部209と、記憶部210と、を有する。   As shown in FIG. 8, the QKD device 2a of the quantum key distribution system 100a according to this embodiment includes a quantum key sharing unit 201, a shifting processing unit 202, error correction processing units 203a to 203c, and confidentiality enhancement processing. Sections 204a to 204c, key management sections 205a to 205c, key use sections 206a to 206c, distribution section 207, setting section 208, communication section 209, and storage section 210.

量子鍵共有部201、通信部209および記憶部210の機能および構成は、それぞれ第1の実施形態に係るQKD装置2の量子鍵共有部201、通信部209および記憶部210の機能および構成と同様である。   The functions and configurations of the quantum key sharing unit 201, the communication unit 209, and the storage unit 210 are the same as the functions and configurations of the quantum key sharing unit 201, the communication unit 209, and the storage unit 210 of the QKD device 2 according to the first embodiment, respectively. It is.

シフティング処理部202は、図3で上述したシフティング処理部22と同様のシフティング処理を通常通り実行する機能部である。なお、シフティング処理において、上述の推定誤り率を算出した場合、生成される各共有ビット列に対して、対応する推定誤り率が関連付けられているものとする。   The shifting processing unit 202 is a functional unit that executes the same shifting processing as the shifting processing unit 22 described above with reference to FIG. In the shifting process, when the estimated error rate is calculated, it is assumed that a corresponding estimated error rate is associated with each generated shared bit string.

誤り訂正処理部203a〜203c、秘匿性増強処理部204a〜204c、鍵管理部205a〜205c、および鍵利用部206a〜206cの機能および構成は、それぞれ第1の実施形態に係るQKD装置2の誤り訂正処理部203a〜203c、秘匿性増強処理部204a〜204c、鍵管理部205a〜205c、および鍵利用部206a〜206cの機能および構成と同様である。すなわち、誤り訂正処理部203a〜203c、秘匿性増強処理部204a〜204c、鍵管理部205a〜205c、および鍵利用部206a〜206cは、企業A〜Cの要求内容に基づいて設定部208により設定されたパラメータおよびバリエーションに従ってそれぞれ動作する。   The functions and configurations of the error correction processing units 203a to 203c, the confidentiality enhancement processing units 204a to 204c, the key management units 205a to 205c, and the key use units 206a to 206c are the same as those of the QKD apparatus 2 according to the first embodiment. The functions and configurations of the correction processing units 203a to 203c, the confidentiality enhancement processing units 204a to 204c, the key management units 205a to 205c, and the key use units 206a to 206c are the same. That is, the error correction processing units 203a to 203c, the confidentiality enhancement processing units 204a to 204c, the key management units 205a to 205c, and the key use units 206a to 206c are set by the setting unit 208 based on the request contents of the companies A to C. According to the parameters and variations specified.

設定部208は、企業A〜Cそれぞれの要求内容に応じて、誤り訂正処理、秘匿性増強処理、鍵管理および鍵利用のパラメータおよびバリエーションをそれぞれ設定する機能部である。   The setting unit 208 is a functional unit that sets parameters and variations for error correction processing, confidentiality enhancement processing, key management, and key usage according to the request contents of the companies A to C, respectively.

配分部207は、シフティング処理部202によるシフティング処理により生成される中間データである共有ビット列を、誤り訂正処理部203a〜203cに配分する機能部である。配分部207は、企業A〜Cそれぞれの要求内容に応じて、誤り訂正処理部203a〜203cそれぞれへの共有ビット列の配分方法を決定する。配分部207による具体的な共有ビット列の配分方法は、上述した配分部107による共有ビット列の配分方法と同様である。   The distribution unit 207 is a functional unit that distributes the shared bit string, which is intermediate data generated by the shifting processing by the shifting processing unit 202, to the error correction processing units 203a to 203c. The distribution unit 207 determines a shared bit string distribution method to each of the error correction processing units 203a to 203c according to the request contents of the companies A to C. A specific shared bit string distribution method by the distribution unit 207 is the same as the shared bit string distribution method by the distribution unit 107 described above.

なお、図8に示す量子鍵共有部201、シフティング処理部202、誤り訂正処理部203a〜203c、秘匿性増強処理部204a〜204c、鍵管理部205a〜205c、鍵利用部206a〜206c、配分部207、設定部208、通信部209、および記憶部210は、機能を概念的に示したものであって、このような構成に限定されるものではない。例えば、図8に示すQKD装置2aで、独立した機能部として図示した複数の機能部を、1つの機能部として構成してもよい。一方、図8に示すQKD装置2aで、1つの機能部が有する機能を複数に分割し、複数の機能部として構成するものとしてもよい。   Note that the quantum key sharing unit 201, the shifting processing unit 202, the error correction processing units 203a to 203c, the confidentiality enhancement processing units 204a to 204c, the key management units 205a to 205c, the key use units 206a to 206c, and the distribution shown in FIG. The unit 207, the setting unit 208, the communication unit 209, and the storage unit 210 conceptually show functions, and are not limited to such a configuration. For example, in the QKD device 2a shown in FIG. 8, a plurality of functional units illustrated as independent functional units may be configured as one functional unit. On the other hand, in the QKD device 2a shown in FIG. 8, the function of one functional unit may be divided into a plurality of units and configured as a plurality of functional units.

また、本実施形態において、本発明の「共通処理部」は、QKD装置1aにおいて量子鍵共有部101およびシフティング処理部102に相当し、「個別処理部」は、誤り訂正処理部103a〜103c以降のそれぞれの処理部に相当する。これは、QKD装置2aについても同様である。また、本実施形態において、本発明の「第1鍵蒸留処理部」は、QKD装置1aにおいてシフティング処理部102に相当し、「第2鍵蒸留処理部」は、誤り訂正処理部103a〜103c、および秘匿性増強処理部104a〜104cのそれぞれの一連の処理部に相当する。これは、QKD装置2aについても同様である。   In the present embodiment, the “common processing unit” of the present invention corresponds to the quantum key sharing unit 101 and the shifting processing unit 102 in the QKD apparatus 1a, and the “individual processing units” are error correction processing units 103a to 103c. This corresponds to each of the subsequent processing units. The same applies to the QKD device 2a. In the present embodiment, the “first key distillation processing unit” of the present invention corresponds to the shifting processing unit 102 in the QKD apparatus 1a, and the “second key distillation processing unit” corresponds to the error correction processing units 103a to 103c. , And a series of processing units of the confidentiality enhancement processing units 104a to 104c. The same applies to the QKD device 2a.

以上のように、本実施形態でも第1の実施形態と同様に、物理的な1組のQKD装置を仮想化し、複数組のQKD装置(仮想QKD装置)が存在するように見せかけ、これらを複数の利用者または利用組織(上述の実施形態の例では企業)がそれぞれ専有するものとしている。そして、複数の利用者または利用組織の要求内容に応じて、異なるパラメータおよび異なるバリエーションによってそれぞれの利用者または利用組織が専有する仮想QKD装置を動作させるものとしている。特に、本実施形態では、量子鍵配送および量子暗号機能の各処理のうち、誤り訂正処理以降の処理について、異なるパラメータおよび異なるバリエーションによって仮想QKD装置を動作させるものとしている。これによって、複数の利用者および利用組織のそれぞれの要求内容に応じた誤り訂正処理以降の量子鍵配送および量子暗号機能を提供することができる。すなわち、1組の物理的なQKD装置によって、実際には異なる複数種類の量子鍵配送および量子暗号機能を提供することができる。本実施形態に係る量子鍵配送システム100aが有するその他の効果は、上述の第1の実施形態で説明した効果と同様である。   As described above, in this embodiment as well, in the same way as in the first embodiment, a physical set of QKD devices is virtualized, and it appears that there are a plurality of sets of QKD devices (virtual QKD devices). Each user or user organization (company in the example of the above embodiment) is dedicated. And according to the request | requirement content of a some user or utilization organization, the virtual QKD apparatus which each user or utilization organization occupies by the different parameter and a different variation shall be operated. In particular, in the present embodiment, the virtual QKD apparatus is operated with different parameters and different variations for the processes after the error correction process among the processes of the quantum key distribution and the quantum encryption function. As a result, it is possible to provide quantum key distribution and quantum cryptography functions after error correction processing according to the request contents of a plurality of users and user organizations. That is, a set of physical QKD devices can actually provide different types of quantum key distribution and quantum cryptography functions. Other effects of the quantum key distribution system 100a according to the present embodiment are the same as the effects described in the first embodiment.

(第3の実施形態)
第3の実施形態に係る量子鍵配送システムについて、第1の実施形態に係る量子鍵配送システム100と相違する点を中心に説明する。本実施形態では、量子鍵配送および量子暗号機能の処理のうち、秘匿性増強処理以降の処理について、企業ごとに異なるパラメータおよび異なるバリエーションにより実行する動作について説明する。なお、本実施形態に係る量子鍵配送システムの全体構成、QKD装置のハードウェア構成、および量子鍵配送および量子暗号機能の仮想化の態様については、第1の実施形態と同様である。
(Third embodiment)
The quantum key distribution system according to the third embodiment will be described focusing on differences from the quantum key distribution system 100 according to the first embodiment. In the present embodiment, of the processes of the quantum key distribution and the quantum cryptography function, the operations executed after the confidentiality enhancement process will be described with different parameters and different variations for each company. Note that the overall configuration of the quantum key distribution system according to the present embodiment, the hardware configuration of the QKD device, and the aspects of quantum key distribution and the virtualization of the quantum cryptography function are the same as those in the first embodiment.

図9は、第3の実施形態に係るQKD装置の機能ブロックの構成の一例を示す図である。図9を参照しながら、本実施形態に係るQKD装置(QKD装置1b、2b)の機能ブロックの構成について説明する。なお、図3および4で説明した一般的なQKD装置の機能ブロック構成および暗号鍵の共有動作と相違する点を中心に説明する。   FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a functional block configuration of the QKD apparatus according to the third embodiment. The configuration of functional blocks of the QKD device (QKD devices 1b and 2b) according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Note that the description will focus on differences from the functional block configuration and encryption key sharing operation of the general QKD device described with reference to FIGS.

図9に示すように、量子鍵配送を含む量子暗号機能の動作における各処理のうち、光子送受信処理、シフティング処理および誤り訂正処理については、QKD装置1b、2bは、物理的なQKD装置として通常通り実行する。一方、鍵蒸留処理のうちの秘匿性増強処理、鍵管理、および鍵利用については、QKD装置1b、2bは、企業A〜Cに対してそれぞれ仮想化された仮想QKD装置A1、A2、仮想QKD装置B1、B2、および仮想QKD装置C1、C2として、異なるパラメータおよび異なるバリエーションでそれぞれ独立に実行する。ここで、秘匿性増強処理、鍵管理、および鍵利用それぞれにおいて、どのようなパラメータおよびバリエーションがあるかについては、図3で上述した通りである。これらのパラメータおよびバリエーションは、仮想QKD装置A1、A2、仮想QKD装置B1、B2、および仮想QKD装置C1、C2それぞれの運用者の要求内容に基づいて選択されている。   As shown in FIG. 9, among the processes in the operation of the quantum cryptography function including quantum key distribution, the QKD devices 1b and 2b are assumed to be physical QKD devices for photon transmission / reception processing, shifting processing, and error correction processing. Run as usual. On the other hand, regarding the confidentiality enhancement processing, key management, and key use in the key distillation processing, the QKD devices 1b and 2b are virtual QKD devices A1 and A2 and virtual QKD that are virtualized for the companies A to C, respectively. The devices B1 and B2 and the virtual QKD devices C1 and C2 are independently executed with different parameters and different variations. Here, what parameters and variations exist in each of the confidentiality enhancement process, key management, and key use are as described above with reference to FIG. These parameters and variations are selected based on the request contents of the operators of the virtual QKD devices A1 and A2, the virtual QKD devices B1 and B2, and the virtual QKD devices C1 and C2.

図9に示すように、本実施形態に係る量子鍵配送システム100bのQKD装置1bは、量子鍵共有部101と、シフティング処理部102と、誤り訂正処理部103と、秘匿性増強処理部104a〜104cと、鍵管理部105a〜105cと、鍵利用部106a〜106cと、配分部107と、設定部108と、通信部109と、記憶部110と、を有する。   As shown in FIG. 9, the QKD device 1b of the quantum key distribution system 100b according to the present embodiment includes a quantum key sharing unit 101, a shifting processing unit 102, an error correction processing unit 103, and a confidentiality enhancement processing unit 104a. To 104c, key management units 105a to 105c, key use units 106a to 106c, a distribution unit 107, a setting unit 108, a communication unit 109, and a storage unit 110.

量子鍵共有部101、通信部109および記憶部110の機能および構成は、それぞれ第1の実施形態に係るQKD装置1の量子鍵共有部101、通信部109および記憶部110の機能および構成と同様である。   The functions and configurations of the quantum key sharing unit 101, the communication unit 109, and the storage unit 110 are the same as the functions and configurations of the quantum key sharing unit 101, the communication unit 109, and the storage unit 110 of the QKD device 1 according to the first embodiment, respectively. It is.

シフティング処理部102は、図3で上述したシフティング処理部12と同様のシフティング処理を通常通り実行する機能部である。なお、シフティング処理において、上述の推定誤り率を算出した場合、生成される各共有ビット列に対して、対応する推定誤り率が関連付けられているものとする。   The shifting processing unit 102 is a functional unit that executes the same shifting processing as the shifting processing unit 12 described above with reference to FIG. In the shifting process, when the estimated error rate is calculated, it is assumed that a corresponding estimated error rate is associated with each generated shared bit string.

誤り訂正処理部103は、図3で上述した誤り訂正処理部13と同様の誤り訂正処理を通常通り実行する機能部である。なお、誤り訂正処理の結果、生成される各訂正後ビット列に対して、誤りがどの程度含まれていたかを示す誤り率が関連付けられる。   The error correction processing unit 103 is a functional unit that executes the same error correction processing as the error correction processing unit 13 described above with reference to FIG. As a result of the error correction process, an error rate indicating how much error is included is associated with each generated bit string after correction.

秘匿性増強処理部104a〜104c、鍵管理部105a〜105c、および鍵利用部106a〜106cの機能および構成は、それぞれ第1の実施形態に係るQKD装置1の秘匿性増強処理部104a〜104c、鍵管理部105a〜105c、および鍵利用部106a〜106cの機能および構成と同様である。すなわち、秘匿性増強処理部104a〜104c、鍵管理部105a〜105c、および鍵利用部106a〜106cは、企業A〜Cの要求内容に基づいて設定部108により設定されたパラメータおよびバリエーションに従ってそれぞれ動作する。   The functions and configurations of the confidentiality enhancement processing units 104a to 104c, the key management units 105a to 105c, and the key utilization units 106a to 106c are the confidentiality enhancement processing units 104a to 104c of the QKD device 1 according to the first embodiment, respectively. The functions and configurations of the key management units 105a to 105c and the key use units 106a to 106c are the same. That is, the confidentiality enhancement processing units 104a to 104c, the key management units 105a to 105c, and the key use units 106a to 106c operate according to the parameters and variations set by the setting unit 108 based on the request contents of the companies A to C, respectively. To do.

設定部108は、企業A〜Cそれぞれの要求内容に応じて、秘匿性増強処理、鍵管理および鍵利用のパラメータおよびバリエーションをそれぞれ設定する機能部である。   The setting unit 108 is a functional unit that sets parameters and variations for confidentiality enhancement processing, key management, and key use according to the request contents of the companies A to C, respectively.

配分部107は、誤り訂正処理部103による誤り訂正処理により生成される中間データである訂正後ビット列を、秘匿性増強処理部104a〜104cに配分する機能部である。配分部107は、企業A〜Cそれぞれの要求内容に応じて、秘匿性増強処理部104a〜104cそれぞれへの訂正後ビット列の配分方法を決定する。この場合、企業A〜Cそれぞれに関連付けられた優先度を考慮してもよい。   The distribution unit 107 is a functional unit that distributes the corrected bit string, which is intermediate data generated by the error correction processing by the error correction processing unit 103, to the confidentiality enhancement processing units 104a to 104c. The distribution unit 107 determines the distribution method of the corrected bit string to each of the confidentiality enhancement processing units 104a to 104c according to the request contents of the companies A to C. In this case, you may consider the priority linked | related with each company A-C.

配分部107による秘匿性増強処理部104a〜104cに対する訂正後ビット列の配分方法の決定の基準としては、上述の第1の実施形態と同様のものを含んでもよい。訂正後ビット列の配分方法の決定の基準として一般的に利用できるものは、鍵生成速度および誤り率である。鍵生成速度を基準とした配分については、上述の第1の実施形態で説明した通りである。また、誤り率を基準とした配分については、上述の第2の実施形態の推定誤り率を基準とした配分と同様である。ここで、推定誤り率は、推定値であるのに対し、誤り訂正処理の結果得られる誤り率は、厳密に共有ビット列に含まれていた誤りの数に基づいて求められている点が異なる。   The reference for determining the distribution method of the corrected bit string for the confidentiality enhancement processing units 104a to 104c by the distribution unit 107 may include the same as in the first embodiment. What can generally be used as a criterion for determining the distribution method of the corrected bit string is a key generation speed and an error rate. The distribution based on the key generation speed is as described in the first embodiment. The distribution based on the error rate is the same as the distribution based on the estimated error rate in the second embodiment. Here, the estimated error rate is an estimated value, whereas the error rate obtained as a result of the error correction process is strictly determined based on the number of errors included in the shared bit string.

なお、図9に示す量子鍵共有部101、シフティング処理部102、誤り訂正処理部103、秘匿性増強処理部104a〜104c、鍵管理部105a〜105c、鍵利用部106a〜106c、配分部107、設定部108、通信部109、および記憶部110は、機能を概念的に示したものであって、このような構成に限定されるものではない。例えば、図9に示すQKD装置1bで、独立した機能部として図示した複数の機能部を、1つの機能部として構成してもよい。一方、図9に示すQKD装置1bで、1つの機能部が有する機能を複数に分割し、複数の機能部として構成するものとしてもよい。   9, the quantum key sharing unit 101, the shifting processing unit 102, the error correction processing unit 103, the confidentiality enhancement processing units 104a to 104c, the key management units 105a to 105c, the key use units 106a to 106c, and the distribution unit 107. The setting unit 108, the communication unit 109, and the storage unit 110 conceptually show functions, and are not limited to such a configuration. For example, in the QKD device 1b illustrated in FIG. 9, a plurality of functional units illustrated as independent functional units may be configured as one functional unit. On the other hand, in the QKD device 1b shown in FIG. 9, the function of one functional unit may be divided into a plurality of units and configured as a plurality of functional units.

図9に示すように、本実施形態に係る量子鍵配送システム100bのQKD装置2bは、量子鍵共有部201と、シフティング処理部202と、誤り訂正処理部203と、秘匿性増強処理部204a〜204cと、鍵管理部205a〜205cと、鍵利用部206a〜206cと、配分部207と、設定部208と、通信部209と、記憶部210と、を有する。   As shown in FIG. 9, the QKD device 2b of the quantum key distribution system 100b according to the present embodiment includes a quantum key sharing unit 201, a shifting processing unit 202, an error correction processing unit 203, and a confidentiality enhancement processing unit 204a. To 204c, key management units 205a to 205c, key use units 206a to 206c, a distribution unit 207, a setting unit 208, a communication unit 209, and a storage unit 210.

量子鍵共有部201、通信部209および記憶部210の機能および構成は、それぞれ第1の実施形態に係るQKD装置2の量子鍵共有部201、通信部209および記憶部210の機能および構成と同様である。   The functions and configurations of the quantum key sharing unit 201, the communication unit 209, and the storage unit 210 are the same as the functions and configurations of the quantum key sharing unit 201, the communication unit 209, and the storage unit 210 of the QKD device 2 according to the first embodiment, respectively. It is.

シフティング処理部202は、図3で上述したシフティング処理部22と同様のシフティング処理を通常通り実行する機能部である。なお、シフティング処理において、上述の推定誤り率を算出した場合、生成される各共有ビット列に対して、対応する推定誤り率が関連付けられているものとする。   The shifting processing unit 202 is a functional unit that executes the same shifting processing as the shifting processing unit 22 described above with reference to FIG. In the shifting process, when the estimated error rate is calculated, it is assumed that a corresponding estimated error rate is associated with each generated shared bit string.

誤り訂正処理部203は、図3で上述した誤り訂正処理部23と同様の誤り訂正処理を通常通り実行する機能部である。なお、誤り訂正処理の結果、生成される各訂正後ビット列に対して、誤りがどの程度含まれていたかを示す誤り率が関連付けられる。   The error correction processing unit 203 is a functional unit that executes the same error correction processing as the error correction processing unit 23 described above with reference to FIG. As a result of the error correction process, an error rate indicating how much error is included is associated with each generated bit string after correction.

秘匿性増強処理部204a〜204c、鍵管理部205a〜205c、および鍵利用部206a〜206cの機能および構成は、それぞれ第1の実施形態に係るQKD装置2の秘匿性増強処理部204a〜204c、鍵管理部205a〜205c、および鍵利用部206a〜206cの機能および構成と同様である。すなわち、秘匿性増強処理部204a〜204c、鍵管理部205a〜205c、および鍵利用部206a〜206cは、企業A〜Cの要求内容に基づいて設定部208により設定されたパラメータおよびバリエーションに従ってそれぞれ動作する。   The functions and configurations of the confidentiality enhancement processing units 204a to 204c, the key management units 205a to 205c, and the key utilization units 206a to 206c are the confidentiality enhancement processing units 204a to 204c of the QKD device 2 according to the first embodiment, respectively. The functions and configurations of the key management units 205a to 205c and the key use units 206a to 206c are the same. That is, the confidentiality enhancement processing units 204a to 204c, the key management units 205a to 205c, and the key use units 206a to 206c operate according to the parameters and variations set by the setting unit 208 based on the request contents of the companies A to C, respectively. To do.

設定部208は、企業A〜Cそれぞれの要求内容に応じて、秘匿性増強処理、鍵管理および鍵利用のパラメータおよびバリエーションをそれぞれ設定する機能部である。   The setting unit 208 is a functional unit that sets parameters and variations for confidentiality enhancement processing, key management, and key usage according to the request contents of the companies A to C, respectively.

配分部207は、誤り訂正処理部203による誤り訂正処理により生成される中間データである訂正後ビット列を、秘匿性増強処理部204a〜204cに配分する機能部である。配分部207は、企業A〜Cそれぞれの要求内容に応じて、秘匿性増強処理部204a〜204cそれぞれへの訂正後ビット列の配分方法を決定する。配分部207による具体的な訂正後ビット列の配分方法は、上述した配分部107による訂正後ビット列の配分方法と同様である。   The distribution unit 207 is a functional unit that distributes a corrected bit string, which is intermediate data generated by error correction processing by the error correction processing unit 203, to the confidentiality enhancement processing units 204a to 204c. The distribution unit 207 determines the distribution method of the corrected bit string to each of the confidentiality enhancement processing units 204a to 204c according to the request contents of the companies A to C. A specific distribution method of the corrected bit string by the distribution unit 207 is the same as the distribution method of the corrected bit string by the distribution unit 107 described above.

なお、図9に示す量子鍵共有部201、シフティング処理部202、誤り訂正処理部203、秘匿性増強処理部204a〜204c、鍵管理部205a〜205c、鍵利用部206a〜206c、配分部207、設定部208、通信部209、および記憶部210は、機能を概念的に示したものであって、このような構成に限定されるものではない。例えば、図9に示すQKD装置2bで、独立した機能部として図示した複数の機能部を、1つの機能部として構成してもよい。一方、図9に示すQKD装置2bで、1つの機能部が有する機能を複数に分割し、複数の機能部として構成するものとしてもよい。   Note that the quantum key sharing unit 201, the shifting processing unit 202, the error correction processing unit 203, the confidentiality enhancement processing units 204a to 204c, the key management units 205a to 205c, the key use units 206a to 206c, and the distribution unit 207 shown in FIG. The setting unit 208, the communication unit 209, and the storage unit 210 conceptually show functions, and are not limited to such a configuration. For example, in the QKD device 2b shown in FIG. 9, a plurality of functional units illustrated as independent functional units may be configured as one functional unit. On the other hand, in the QKD device 2b shown in FIG. 9, the function of one functional unit may be divided into a plurality of units and configured as a plurality of functional units.

また、本実施形態において、本発明の「共通処理部」は、QKD装置1bにおいて量子鍵共有部101、シフティング処理部102および誤り訂正処理部103に相当し、「個別処理部」は、秘匿性増強処理部104a〜104c以降のそれぞれの処理部に相当する。これは、QKD装置2bについても同様である。また、本実施形態において、本発明の「第1鍵蒸留処理部」は、QKD装置1bにおいてシフティング処理部102および誤り訂正処理部103に相当し、「第2鍵蒸留処理部」は、秘匿性増強処理部104a〜104cそれぞれに相当する。これは、QKD装置2bについても同様である。   In the present embodiment, the “common processing unit” of the present invention corresponds to the quantum key sharing unit 101, the shifting processing unit 102, and the error correction processing unit 103 in the QKD device 1b, and the “individual processing unit” is a secret. It corresponds to each processing unit after the property enhancement processing units 104a to 104c. The same applies to the QKD device 2b. In the present embodiment, the “first key distillation processing unit” of the present invention corresponds to the shifting processing unit 102 and the error correction processing unit 103 in the QKD apparatus 1b, and the “second key distillation processing unit” is a secret. It corresponds to each of the sex enhancement processing units 104a to 104c. The same applies to the QKD device 2b.

以上のように、本実施形態でも第1の実施形態と同様に、物理的な1組のQKD装置を仮想化し、複数組のQKD装置(仮想QKD装置)が存在するように見せかけ、これらを複数の利用者または利用組織(上述の実施形態の例では企業)がそれぞれ専有するものとしている。そして、複数の利用者または利用組織の要求内容に応じて、異なるパラメータおよび異なるバリエーションによってそれぞれの利用者または利用組織が専有する仮想QKD装置を動作させるものとしている。特に、本実施形態では、量子鍵配送および量子暗号機能の各処理のうち、秘匿性増強処理以降の処理について、異なるパラメータおよび異なるバリエーションによって仮想QKD装置を動作させるものとしている。これによって、複数の利用者および利用組織のそれぞれの要求内容に応じた秘匿性増強処理以降の量子鍵配送および量子暗号機能を提供することができる。すなわち、1組の物理的なQKD装置によって、実際には異なる複数種類の量子鍵配送および量子暗号機能を提供することができる。本実施形態に係る量子鍵配送システム100bが有するその他の効果は、上述の第1の実施形態で説明した効果と同様である。   As described above, in this embodiment as well, in the same way as in the first embodiment, a physical set of QKD devices is virtualized, and it appears that there are a plurality of sets of QKD devices (virtual QKD devices). Each user or user organization (company in the example of the above embodiment) is dedicated. And according to the request | requirement content of a some user or utilization organization, the virtual QKD apparatus which each user or utilization organization occupies by the different parameter and a different variation shall be operated. In particular, in the present embodiment, the virtual QKD device is operated with different parameters and different variations for the processing after the confidentiality enhancement processing among the processing of the quantum key distribution and the quantum encryption function. As a result, it is possible to provide quantum key distribution and quantum cryptography functions after confidentiality enhancement processing according to the contents of requests of a plurality of users and user organizations. That is, a set of physical QKD devices can actually provide different types of quantum key distribution and quantum cryptography functions. Other effects of the quantum key distribution system 100b according to the present embodiment are the same as the effects described in the first embodiment.

(第4の実施形態)
第4の実施形態に係る量子鍵配送システムについて、第1の実施形態に係る量子鍵配送システム100と相違する点を中心に説明する。本実施形態では、量子暗号機能の処理のうち、鍵管理および鍵利用の処理について、企業ごとに異なるパラメータおよび異なるバリエーションにより実行する動作について説明する。なお、本実施形態に係る量子鍵配送システムの全体構成、QKD装置のハードウェア構成、および量子鍵配送および量子暗号機能の仮想化の態様については、第1の実施形態と同様である。
(Fourth embodiment)
A quantum key distribution system according to the fourth embodiment will be described focusing on differences from the quantum key distribution system 100 according to the first embodiment. In the present embodiment, of the processes of the quantum cryptography function, the operations performed for the key management and key use processes with different parameters and different variations for each company will be described. Note that the overall configuration of the quantum key distribution system according to the present embodiment, the hardware configuration of the QKD device, and the aspects of quantum key distribution and the virtualization of the quantum cryptography function are the same as those in the first embodiment.

図10は、第4の実施形態に係るQKD装置の機能ブロックの構成の一例を示す図である。図10を参照しながら、本実施形態に係るQKD装置(QKD装置1c、2c)の機能ブロックの構成について説明する。なお、図3および4で説明した一般的なQKD装置の機能ブロック構成および暗号鍵の共有動作と相違する点を中心に説明する。   FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a functional block configuration of the QKD apparatus according to the fourth embodiment. The configuration of the functional blocks of the QKD device (QKD devices 1c and 2c) according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Note that the description will focus on differences from the functional block configuration and encryption key sharing operation of the general QKD device described with reference to FIGS.

図10に示すように、量子鍵配送を含む量子暗号機能の動作における各処理のうち、光子送受信処理、シフティング処理、誤り訂正処理および秘匿性増強処理については、QKD装置1c、2cは、物理的なQKD装置として通常通り実行する。一方、鍵管理および鍵利用については、QKD装置1c、2cは、企業A〜Cに対してそれぞれ仮想化された仮想QKD装置A1、A2、仮想QKD装置B1、B2、および仮想QKD装置C1、C2として、異なるパラメータおよび異なるバリエーションでそれぞれ独立に実行する。ここで、鍵管理および鍵利用それぞれにおいて、どのようなパラメータおよびバリエーションがあるかについては、図3で上述した通りである。これらのパラメータおよびバリエーションは、仮想QKD装置A1、A2、仮想QKD装置B1、B2、および仮想QKD装置C1、C2それぞれの運用者の要求内容に基づいて選択されている。   As shown in FIG. 10, among the processes in the operation of the quantum cryptography function including quantum key distribution, the QKD devices 1c and 2c are physically connected to the photon transmission / reception process, the shifting process, the error correction process, and the confidentiality enhancement process. As a typical QKD device. On the other hand, for key management and key usage, the QKD devices 1c and 2c are virtual QKD devices A1 and A2, virtual QKD devices B1 and B2, and virtual QKD devices C1 and C2, which are virtualized with respect to companies A to C, respectively. As above, it is executed independently with different parameters and different variations. Here, what parameters and variations exist in each of the key management and the key use are as described above with reference to FIG. These parameters and variations are selected based on the request contents of the operators of the virtual QKD devices A1 and A2, the virtual QKD devices B1 and B2, and the virtual QKD devices C1 and C2.

図10に示すように、本実施形態に係る量子鍵配送システム100cのQKD装置1cは、量子鍵共有部101と、シフティング処理部102と、誤り訂正処理部103と、秘匿性増強処理部104と、鍵管理部105a〜105cと、鍵利用部106a〜106cと、配分部107と、設定部108と、通信部109と、記憶部110と、を有する。   As illustrated in FIG. 10, the QKD device 1c of the quantum key distribution system 100c according to the present embodiment includes a quantum key sharing unit 101, a shifting processing unit 102, an error correction processing unit 103, and a confidentiality enhancement processing unit 104. A key management unit 105a to 105c, a key use unit 106a to 106c, a distribution unit 107, a setting unit 108, a communication unit 109, and a storage unit 110.

量子鍵共有部101、通信部109および記憶部110の機能および構成は、それぞれ第1の実施形態に係るQKD装置1の量子鍵共有部101、通信部109および記憶部110の機能および構成と同様である。   The functions and configurations of the quantum key sharing unit 101, the communication unit 109, and the storage unit 110 are the same as the functions and configurations of the quantum key sharing unit 101, the communication unit 109, and the storage unit 110 of the QKD device 1 according to the first embodiment, respectively. It is.

シフティング処理部102は、図3で上述したシフティング処理部12と同様のシフティング処理を通常通り実行する機能部である。なお、シフティング処理において、上述の推定誤り率を算出した場合、生成される各共有ビット列に対して、対応する推定誤り率が関連付けられているものとする。   The shifting processing unit 102 is a functional unit that executes the same shifting processing as the shifting processing unit 12 described above with reference to FIG. In the shifting process, when the estimated error rate is calculated, it is assumed that a corresponding estimated error rate is associated with each generated shared bit string.

誤り訂正処理部103は、図3で上述した誤り訂正処理部13と同様の誤り訂正処理を通常通り実行する機能部である。なお、誤り訂正処理の結果、生成される各訂正後ビット列に対して、誤りがどの程度含まれていたかを示す誤り率が関連付けられる。   The error correction processing unit 103 is a functional unit that executes the same error correction processing as the error correction processing unit 13 described above with reference to FIG. As a result of the error correction process, an error rate indicating how much error is included is associated with each generated bit string after correction.

秘匿性増強処理部104は、図3で上述した秘匿性増強処理部14と同様の秘匿性増強処理を通常通り実行する機能部である。   The confidentiality enhancement processing unit 104 is a functional unit that normally executes the confidentiality enhancement processing similar to the confidentiality enhancement processing unit 14 described above with reference to FIG.

鍵管理部105a〜105cおよび鍵利用部106a〜106cの機能および構成は、それぞれ第1の実施形態に係るQKD装置1の鍵管理部105a〜105cおよび鍵利用部106a〜106cの機能および構成と同様である。すなわち、鍵管理部105a〜105cおよび鍵利用部106a〜106cは、企業A〜Cの要求内容に基づいて設定部108により設定されたパラメータおよびバリエーションに従ってそれぞれ動作する。   Functions and configurations of the key management units 105a to 105c and the key use units 106a to 106c are the same as the functions and configurations of the key management units 105a to 105c and the key use units 106a to 106c of the QKD device 1 according to the first embodiment, respectively. It is. That is, the key management units 105a to 105c and the key use units 106a to 106c operate according to the parameters and variations set by the setting unit 108 based on the request contents of the companies A to C, respectively.

設定部108は、企業A〜Cそれぞれの要求内容に応じて、鍵管理および鍵利用のパラメータおよびバリエーションをそれぞれ設定する機能部である。   The setting unit 108 is a functional unit that sets parameters and variations for key management and key use according to the request contents of the companies A to C, respectively.

配分部107は、秘匿性増強処理部104による秘匿性増強処理により生成される中間データである暗号鍵を、鍵管理部105a〜105cに配分する機能部である。配分部107は、企業A〜Cそれぞれの要求内容に応じて、鍵管理部105a〜105cそれぞれへの暗号鍵の配分方法を決定する。この場合、企業A〜Cそれぞれに関連付けられた優先度を考慮してもよい。   The distribution unit 107 is a functional unit that distributes the encryption key, which is intermediate data generated by the confidentiality enhancement processing by the confidentiality enhancement processing unit 104, to the key management units 105a to 105c. The distribution unit 107 determines a method for distributing the encryption key to each of the key management units 105a to 105c according to the request contents of the companies A to C. In this case, you may consider the priority linked | related with each company A-C.

配分部107による鍵管理部105a〜105cに対する暗号鍵の配分方法の決定の基準としては、上述の第1の実施形態と同様のものを含んでもよい。暗号鍵の配分方法の決定の基準として一般的に利用できるものは、鍵生成速度および誤り率である。鍵生成速度を基準とした配分については、上述の第1の実施形態で説明した通りである。また、誤り率を基準とした配分については、上述の第3の実施形態で説明した通りである。   The criteria for determining the encryption key distribution method for the key management units 105a to 105c by the distribution unit 107 may include the same as those in the first embodiment described above. The key generation speed and error rate that can be generally used as the criteria for determining the encryption key distribution method. The distribution based on the key generation speed is as described in the first embodiment. The distribution based on the error rate is as described in the third embodiment.

なお、図10に示す量子鍵共有部101、シフティング処理部102、誤り訂正処理部103、秘匿性増強処理部104、鍵管理部105a〜105c、鍵利用部106a〜106c、配分部107、設定部108、通信部109、および記憶部110は、機能を概念的に示したものであって、このような構成に限定されるものではない。例えば、図10に示すQKD装置1cで、独立した機能部として図示した複数の機能部を、1つの機能部として構成してもよい。一方、図10に示すQKD装置1cで、1つの機能部が有する機能を複数に分割し、複数の機能部として構成するものとしてもよい。   10, the quantum key sharing unit 101, the shifting processing unit 102, the error correction processing unit 103, the confidentiality enhancement processing unit 104, the key management units 105a to 105c, the key use units 106a to 106c, the distribution unit 107, the setting The unit 108, the communication unit 109, and the storage unit 110 conceptually show functions, and are not limited to such a configuration. For example, in the QKD device 1c illustrated in FIG. 10, a plurality of functional units illustrated as independent functional units may be configured as one functional unit. On the other hand, in the QKD device 1c shown in FIG. 10, the function of one functional unit may be divided into a plurality of units and configured as a plurality of functional units.

図10に示すように、本実施形態に係る量子鍵配送システム100cのQKD装置2cは、量子鍵共有部201と、シフティング処理部202と、誤り訂正処理部203と、秘匿性増強処理部204と、鍵管理部205a〜205cと、鍵利用部206a〜206cと、配分部207と、設定部208と、通信部209と、記憶部210と、を有する。   As shown in FIG. 10, the QKD device 2c of the quantum key distribution system 100c according to the present embodiment includes a quantum key sharing unit 201, a shifting processing unit 202, an error correction processing unit 203, and a confidentiality enhancement processing unit 204. A key management unit 205a to 205c, a key use unit 206a to 206c, a distribution unit 207, a setting unit 208, a communication unit 209, and a storage unit 210.

量子鍵共有部201、通信部209および記憶部210の機能および構成は、それぞれ第1の実施形態に係るQKD装置2の量子鍵共有部201、通信部209および記憶部210の機能および構成と同様である。   The functions and configurations of the quantum key sharing unit 201, the communication unit 209, and the storage unit 210 are the same as the functions and configurations of the quantum key sharing unit 201, the communication unit 209, and the storage unit 210 of the QKD device 2 according to the first embodiment, respectively. It is.

シフティング処理部202は、図3で上述したシフティング処理部22と同様のシフティング処理を通常通り実行する機能部である。なお、シフティング処理において、上述の推定誤り率を算出した場合、生成される各共有ビット列に対して、対応する推定誤り率が関連付けられているものとする。   The shifting processing unit 202 is a functional unit that executes the same shifting processing as the shifting processing unit 22 described above with reference to FIG. In the shifting process, when the estimated error rate is calculated, it is assumed that a corresponding estimated error rate is associated with each generated shared bit string.

誤り訂正処理部203は、図3で上述した誤り訂正処理部23と同様の誤り訂正処理を通常通り実行する機能部である。なお、誤り訂正処理の結果、生成される各訂正後ビット列に対して、誤りがどの程度含まれていたかを示す誤り率が関連付けられる。   The error correction processing unit 203 is a functional unit that executes the same error correction processing as the error correction processing unit 23 described above with reference to FIG. As a result of the error correction process, an error rate indicating how much error is included is associated with each generated bit string after correction.

秘匿性増強処理部204は、図3で上述した秘匿性増強処理部24と同様の秘匿性増強処理を通常通り実行する機能部である。   The confidentiality enhancement processing unit 204 is a functional unit that normally executes the confidentiality enhancement processing similar to the confidentiality enhancement processing unit 24 described above with reference to FIG.

鍵管理部205a〜205cおよび鍵利用部206a〜206cの機能および構成は、それぞれ第1の実施形態に係るQKD装置2の鍵管理部205a〜205cおよび鍵利用部206a〜206cの機能および構成と同様である。すなわち、鍵管理部205a〜205cおよび鍵利用部206a〜206cは、企業A〜Cの要求内容に基づいて設定部208により設定されたパラメータおよびバリエーションに従ってそれぞれ動作する。   The functions and configurations of the key management units 205a to 205c and the key use units 206a to 206c are the same as the functions and configurations of the key management units 205a to 205c and the key use units 206a to 206c of the QKD device 2 according to the first embodiment, respectively. It is. That is, the key management units 205a to 205c and the key use units 206a to 206c operate according to the parameters and variations set by the setting unit 208 based on the request contents of the companies A to C, respectively.

設定部208は、企業A〜Cそれぞれの要求内容に応じて、鍵管理および鍵利用のパラメータおよびバリエーションをそれぞれ設定する機能部である。   The setting unit 208 is a functional unit that sets parameters and variations for key management and key use according to the request contents of the companies A to C, respectively.

配分部207は、秘匿性増強処理部204による秘匿性増強処理により生成される暗号鍵を、鍵管理部205a〜205cに配分する機能部である。配分部207は、企業A〜Cそれぞれの要求内容に応じて、鍵管理部205a〜205cそれぞれへの暗号鍵の配分方法を決定する。配分部207による具体的な暗号鍵の配分方法は、上述した配分部107による暗号鍵の配分方法と同様である。   The distribution unit 207 is a functional unit that distributes the encryption key generated by the confidentiality enhancement processing by the confidentiality enhancement processing unit 204 to the key management units 205a to 205c. The distribution unit 207 determines an encryption key distribution method to each of the key management units 205a to 205c according to the request contents of the companies A to C. A specific encryption key distribution method by the distribution unit 207 is the same as the encryption key distribution method by the distribution unit 107 described above.

なお、図10に示す量子鍵共有部201、シフティング処理部202、誤り訂正処理部203、秘匿性増強処理部204、鍵管理部205a〜205c、鍵利用部206a〜206c、配分部207、設定部208、通信部209、および記憶部210は、機能を概念的に示したものであって、このような構成に限定されるものではない。例えば、図10に示すQKD装置2cで、独立した機能部として図示した複数の機能部を、1つの機能部として構成してもよい。一方、図10に示すQKD装置2cで、1つの機能部が有する機能を複数に分割し、複数の機能部として構成するものとしてもよい。   Note that the quantum key sharing unit 201, the shifting processing unit 202, the error correction processing unit 203, the confidentiality enhancement processing unit 204, the key management units 205a to 205c, the key use units 206a to 206c, the distribution unit 207, and the setting illustrated in FIG. The unit 208, the communication unit 209, and the storage unit 210 conceptually show functions, and are not limited to such a configuration. For example, in the QKD device 2c shown in FIG. 10, a plurality of functional units illustrated as independent functional units may be configured as one functional unit. On the other hand, the QKD device 2c shown in FIG. 10 may be configured as a plurality of functional units divided into a plurality of functions of one functional unit.

また、本実施形態において、本発明の「共通処理部」は、QKD装置1cにおいて量子鍵共有部101、シフティング処理部102、誤り訂正処理部103および秘匿性増強処理部104に相当し、「個別処理部」は、鍵管理部105a〜105c以降のそれぞれの処理部に相当する。これは、QKD装置2cについても同様である。また、本実施形態において、本発明の「鍵蒸留処理部」は、QKD装置1cにおいてシフティング処理部102、誤り訂正処理部103および秘匿性増強処理部104に相当する。これは、QKD装置2cについても同様である。   In the present embodiment, the “common processing unit” of the present invention corresponds to the quantum key sharing unit 101, the shifting processing unit 102, the error correction processing unit 103, and the confidentiality enhancement processing unit 104 in the QKD device 1c. The “individual processing unit” corresponds to each processing unit after the key management units 105a to 105c. The same applies to the QKD device 2c. In the present embodiment, the “key distillation processing unit” of the present invention corresponds to the shifting processing unit 102, the error correction processing unit 103, and the confidentiality enhancement processing unit 104 in the QKD device 1c. The same applies to the QKD device 2c.

以上のように、本実施形態でも第1の実施形態と同様に、物理的な1組のQKD装置を仮想化し、複数組のQKD装置(仮想QKD装置)が存在するように見せかけ、これらを複数の利用者または利用組織(上述の実施形態の例では企業)がそれぞれ専有するものとしている。そして、複数の利用者または利用組織の要求内容に応じて、異なるパラメータおよび異なるバリエーションによってそれぞれの利用者または利用組織が専有する仮想QKD装置を動作させるものとしている。特に、本実施形態では、量子暗号機能の各処理のうち、鍵管理および鍵利用の処理について、異なるパラメータおよび異なるバリエーションによって仮想QKD装置を動作させるものとしている。これによって、複数の利用者および利用組織のそれぞれの要求内容に応じた鍵管理および鍵利用についての量子暗号機能を提供することができる。すなわち、1組の物理的なQKD装置によって、実際には異なる複数種類の量子鍵配送および量子暗号機能を提供することができる。本実施形態に係る量子鍵配送システム100cが有するその他の効果は、上述の第1の実施形態で説明した効果と同様である。   As described above, in this embodiment as well, in the same way as in the first embodiment, a physical set of QKD devices is virtualized, and it appears that there are a plurality of sets of QKD devices (virtual QKD devices). Each user or user organization (company in the example of the above embodiment) is dedicated. And according to the request | requirement content of a some user or utilization organization, the virtual QKD apparatus which each user or utilization organization occupies by the different parameter and a different variation shall be operated. In particular, in the present embodiment, the virtual QKD apparatus is operated with different parameters and different variations for key management and key use processing among the processes of the quantum cryptography function. As a result, it is possible to provide a quantum cryptography function for key management and key usage according to the respective request contents of a plurality of users and user organizations. That is, a set of physical QKD devices can actually provide different types of quantum key distribution and quantum cryptography functions. Other effects of the quantum key distribution system 100c according to the present embodiment are the same as the effects described in the first embodiment.

(第5の実施形態)
第5の実施形態に係る量子鍵配送システムについて、第1の実施形態に係る量子鍵配送システム100と相違する点を中心に説明する。本実施形態では、量子暗号機能の処理のうち、鍵利用の処理について、企業ごとに異なるパラメータおよび異なるバリエーションにより実行する動作について説明する。なお、本実施形態に係る量子鍵配送システムの全体構成、QKD装置のハードウェア構成、および量子鍵配送および量子暗号機能の仮想化の態様については、第1の実施形態と同様である。
(Fifth embodiment)
A quantum key distribution system according to the fifth embodiment will be described focusing on differences from the quantum key distribution system 100 according to the first embodiment. In the present embodiment, of the quantum cryptographic function processing, the operation to be performed with respect to the key use processing will be described with different parameters and different variations for each company. Note that the overall configuration of the quantum key distribution system according to the present embodiment, the hardware configuration of the QKD device, and the aspects of quantum key distribution and the virtualization of the quantum cryptography function are the same as those in the first embodiment.

図11は、第5の実施形態に係るQKD装置の機能ブロックの構成の一例を示す図である。図11を参照しながら、本実施形態に係るQKD装置(QKD装置1d、2d)の機能ブロックの構成について説明する。なお、図3および4で説明した一般的なQKD装置の機能ブロック構成および暗号鍵の共有動作と相違する点を中心に説明する。   FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a functional block configuration of a QKD apparatus according to the fifth embodiment. The configuration of functional blocks of the QKD device (QKD devices 1d and 2d) according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Note that the description will focus on differences from the functional block configuration and encryption key sharing operation of the general QKD device described with reference to FIGS.

図11に示すように、量子鍵配送を含む量子暗号機能の動作における各処理のうち、光子送受信処理、シフティング処理、誤り訂正処理、秘匿性増強処理および鍵管理については、QKD装置1d、2dは、物理的なQKD装置として通常通り実行する。一方、鍵利用については、QKD装置1d、2dは、企業A〜Cに対してそれぞれ仮想化された仮想QKD装置A1、A2、仮想QKD装置B1、B2、および仮想QKD装置C1、C2として、異なるパラメータおよび異なるバリエーションでそれぞれ独立に実行する。ここで、鍵利用それぞれにおいて、どのようなパラメータおよびバリエーションがあるかについては、図3で上述した通りである。これらのパラメータおよびバリエーションは、仮想QKD装置A1、A2、仮想QKD装置B1、B2、および仮想QKD装置C1、C2それぞれの運用者の要求内容に基づいて選択されている。   As shown in FIG. 11, among the processes in the operation of the quantum cryptography function including quantum key distribution, the QKD devices 1d, 2d are used for photon transmission / reception processing, shifting processing, error correction processing, confidentiality enhancement processing, and key management. Runs normally as a physical QKD device. On the other hand, with respect to key usage, QKD devices 1d and 2d are different as virtual QKD devices A1 and A2, virtual QKD devices B1 and B2, and virtual QKD devices C1 and C2, which are virtualized for companies A to C, respectively. Run independently with parameters and different variations. Here, the parameters and variations in each key usage are as described above with reference to FIG. These parameters and variations are selected based on the request contents of the operators of the virtual QKD devices A1 and A2, the virtual QKD devices B1 and B2, and the virtual QKD devices C1 and C2.

図11に示すように、本実施形態に係る量子鍵配送システム100dのQKD装置1dは、量子鍵共有部101と、シフティング処理部102と、誤り訂正処理部103と、秘匿性増強処理部104と、鍵管理部105と、鍵利用部106a〜106cと、配分部107と、設定部108と、通信部109と、記憶部110と、を有する。   As shown in FIG. 11, the QKD device 1d of the quantum key distribution system 100d according to the present embodiment includes a quantum key sharing unit 101, a shifting processing unit 102, an error correction processing unit 103, and a confidentiality enhancement processing unit 104. A key management unit 105, key use units 106a to 106c, a distribution unit 107, a setting unit 108, a communication unit 109, and a storage unit 110.

量子鍵共有部101、通信部109および記憶部110の機能および構成は、それぞれ第1の実施形態に係るQKD装置1の量子鍵共有部101、通信部109および記憶部110の機能および構成と同様である。   The functions and configurations of the quantum key sharing unit 101, the communication unit 109, and the storage unit 110 are the same as the functions and configurations of the quantum key sharing unit 101, the communication unit 109, and the storage unit 110 of the QKD device 1 according to the first embodiment, respectively. It is.

シフティング処理部102は、図3で上述したシフティング処理部12と同様のシフティング処理を通常通り実行する機能部である。なお、シフティング処理において、上述の推定誤り率を算出した場合、生成される各共有ビット列に対して、対応する推定誤り率が関連付けられているものとする。   The shifting processing unit 102 is a functional unit that executes the same shifting processing as the shifting processing unit 12 described above with reference to FIG. In the shifting process, when the estimated error rate is calculated, it is assumed that a corresponding estimated error rate is associated with each generated shared bit string.

誤り訂正処理部103は、図3で上述した誤り訂正処理部13と同様の誤り訂正処理を通常通り実行する機能部である。なお、誤り訂正処理の結果、生成される各訂正後ビット列に対して、誤りがどの程度含まれていたかを示す誤り率が関連付けられる。   The error correction processing unit 103 is a functional unit that executes the same error correction processing as the error correction processing unit 13 described above with reference to FIG. As a result of the error correction process, an error rate indicating how much error is included is associated with each generated bit string after correction.

秘匿性増強処理部104は、図3で上述した秘匿性増強処理部14と同様の秘匿性増強処理を通常通り実行する機能部である。   The confidentiality enhancement processing unit 104 is a functional unit that normally executes the confidentiality enhancement processing similar to the confidentiality enhancement processing unit 14 described above with reference to FIG.

鍵管理部105は、図3で上述した鍵管理部15と同様に鍵管理を通常通り行う機能部である。   The key management unit 105 is a functional unit that performs key management as usual, similar to the key management unit 15 described above with reference to FIG.

鍵利用部106a〜106cの機能および構成は、それぞれ第1の実施形態に係るQKD装置1の鍵利用部106a〜106cの機能および構成と同様である。すなわち、鍵利用部106a〜106cは、企業A〜Cの要求内容に基づいて設定部108により設定されたパラメータおよびバリエーションに従ってそれぞれ動作する。   The functions and configurations of the key utilization units 106a to 106c are the same as the functions and configurations of the key utilization units 106a to 106c of the QKD device 1 according to the first embodiment, respectively. That is, the key use units 106a to 106c operate according to the parameters and variations set by the setting unit 108 based on the request contents of the companies A to C, respectively.

設定部108は、企業A〜Cそれぞれの要求内容に応じて、鍵利用のパラメータおよびバリエーションをそれぞれ設定する機能部である。   The setting unit 108 is a functional unit that sets key use parameters and variations according to the request contents of the companies A to C, respectively.

配分部107は、鍵管理部105により提供された中間データである暗号鍵を、鍵利用部106a〜106cに配分する機能部である。配分部107は、企業A〜Cそれぞれの要求内容に応じて、鍵利用部106a〜106cそれぞれへの暗号鍵の配分方法を決定する。この場合、企業A〜Cそれぞれに関連付けられた優先度を考慮してもよい。   The distribution unit 107 is a functional unit that distributes the encryption key, which is intermediate data provided by the key management unit 105, to the key use units 106a to 106c. The distribution unit 107 determines a method for distributing the encryption key to each of the key use units 106a to 106c according to the request contents of the companies A to C. In this case, you may consider the priority linked | related with each company A-C.

配分部107による鍵利用部106a〜106cに対する暗号鍵の配分方法の決定の基準としては、上述の第4の実施形態と同様のものを含んでもよい。   The criteria for determining the encryption key distribution method for the key use units 106a to 106c by the distribution unit 107 may include the same as those in the fourth embodiment described above.

なお、図11に示す量子鍵共有部101、シフティング処理部102、誤り訂正処理部103、秘匿性増強処理部104、鍵管理部105、鍵利用部106a〜106c、配分部107、設定部108、通信部109、および記憶部110は、機能を概念的に示したものであって、このような構成に限定されるものではない。例えば、図11に示すQKD装置1dで、独立した機能部として図示した複数の機能部を、1つの機能部として構成してもよい。一方、図11に示すQKD装置1dで、1つの機能部が有する機能を複数に分割し、複数の機能部として構成するものとしてもよい。   Note that the quantum key sharing unit 101, the shifting processing unit 102, the error correction processing unit 103, the confidentiality enhancement processing unit 104, the key management unit 105, the key use units 106a to 106c, the distribution unit 107, and the setting unit 108 illustrated in FIG. The communication unit 109 and the storage unit 110 conceptually show functions, and are not limited to such a configuration. For example, in the QKD device 1d illustrated in FIG. 11, a plurality of functional units illustrated as independent functional units may be configured as one functional unit. On the other hand, the QKD device 1d shown in FIG. 11 may be configured as a plurality of functional units divided into a plurality of functions included in one functional unit.

図11に示すように、本実施形態に係る量子鍵配送システム100dのQKD装置2dは、量子鍵共有部201と、シフティング処理部202と、誤り訂正処理部203と、秘匿性増強処理部204と、鍵管理部205と、鍵利用部206a〜206cと、配分部207と、設定部208と、通信部209と、記憶部210と、を有する。   As shown in FIG. 11, the QKD device 2d of the quantum key distribution system 100d according to the present embodiment includes a quantum key sharing unit 201, a shifting processing unit 202, an error correction processing unit 203, and a confidentiality enhancement processing unit 204. A key management unit 205, key use units 206a to 206c, a distribution unit 207, a setting unit 208, a communication unit 209, and a storage unit 210.

量子鍵共有部201、通信部209および記憶部210の機能および構成は、それぞれ第1の実施形態に係るQKD装置2の量子鍵共有部201、通信部209および記憶部210の機能および構成と同様である。   The functions and configurations of the quantum key sharing unit 201, the communication unit 209, and the storage unit 210 are the same as the functions and configurations of the quantum key sharing unit 201, the communication unit 209, and the storage unit 210 of the QKD device 2 according to the first embodiment, respectively. It is.

シフティング処理部202は、図3で上述したシフティング処理部22と同様のシフティング処理を通常通り実行する機能部である。なお、シフティング処理において、上述の推定誤り率を算出した場合、生成される各共有ビット列に対して、対応する推定誤り率が関連付けられているものとする。   The shifting processing unit 202 is a functional unit that executes the same shifting processing as the shifting processing unit 22 described above with reference to FIG. In the shifting process, when the estimated error rate is calculated, it is assumed that a corresponding estimated error rate is associated with each generated shared bit string.

誤り訂正処理部203は、図3で上述した誤り訂正処理部23と同様の誤り訂正処理を通常通り実行する機能部である。なお、誤り訂正処理の結果、生成される各訂正後ビット列に対して、誤りがどの程度含まれていたかを示す誤り率が関連付けられる。   The error correction processing unit 203 is a functional unit that executes the same error correction processing as the error correction processing unit 23 described above with reference to FIG. As a result of the error correction process, an error rate indicating how much error is included is associated with each generated bit string after correction.

秘匿性増強処理部204は、図3で上述した秘匿性増強処理部24と同様の秘匿性増強処理を通常通り実行する機能部である。   The confidentiality enhancement processing unit 204 is a functional unit that normally executes the confidentiality enhancement processing similar to the confidentiality enhancement processing unit 24 described above with reference to FIG.

鍵管理部205は、図3で上述した鍵管理部25と同様に鍵管理を通常通り行う機能部である。   The key management unit 205 is a functional unit that performs key management as usual, similarly to the key management unit 25 described above with reference to FIG.

鍵利用部206a〜206cの機能および構成は、それぞれ第1の実施形態に係るQKD装置2の鍵利用部206a〜206cの機能および構成と同様である。すなわち、鍵利用部206a〜206cは、企業A〜Cの要求内容に基づいて設定部208により設定されたパラメータおよびバリエーションに従ってそれぞれ動作する。   The functions and configurations of the key utilization units 206a to 206c are the same as the functions and configurations of the key utilization units 206a to 206c of the QKD device 2 according to the first embodiment, respectively. That is, the key use units 206a to 206c operate according to the parameters and variations set by the setting unit 208 based on the request contents of the companies A to C, respectively.

設定部208は、企業A〜Cそれぞれの要求内容に応じて、鍵利用のパラメータおよびバリエーションをそれぞれ設定する機能部である。   The setting unit 208 is a functional unit that sets key use parameters and variations according to the request contents of the companies A to C, respectively.

配分部207は、鍵管理部205により提供された暗号鍵を、鍵利用部206a〜206cに配分する機能部である。配分部207は、企業A〜Cそれぞれの要求内容に応じて、鍵利用部206a〜206cそれぞれへの暗号鍵の配分方法を決定する。配分部207による具体的な暗号鍵の配分方法は、上述した配分部107による暗号鍵の配分方法と同様である。   The distribution unit 207 is a functional unit that distributes the encryption key provided by the key management unit 205 to the key use units 206a to 206c. The distribution unit 207 determines an encryption key distribution method to each of the key use units 206a to 206c according to the request contents of the companies A to C. A specific encryption key distribution method by the distribution unit 207 is the same as the encryption key distribution method by the distribution unit 107 described above.

なお、図11に示す量子鍵共有部201、シフティング処理部202、誤り訂正処理部203、秘匿性増強処理部204、鍵管理部205、鍵利用部206a〜206c、配分部207、設定部208、通信部209、および記憶部210は、機能を概念的に示したものであって、このような構成に限定されるものではない。例えば、図11に示すQKD装置2dで、独立した機能部として図示した複数の機能部を、1つの機能部として構成してもよい。一方、図11に示すQKD装置2dで、1つの機能部が有する機能を複数に分割し、複数の機能部として構成するものとしてもよい。   Note that the quantum key sharing unit 201, the shifting processing unit 202, the error correction processing unit 203, the confidentiality enhancement processing unit 204, the key management unit 205, the key use units 206a to 206c, the distribution unit 207, and the setting unit 208 illustrated in FIG. The communication unit 209 and the storage unit 210 conceptually show functions, and are not limited to such a configuration. For example, in the QKD device 2d shown in FIG. 11, a plurality of functional units illustrated as independent functional units may be configured as one functional unit. On the other hand, the QKD device 2d shown in FIG. 11 may be configured as a plurality of functional units divided into a plurality of functions included in one functional unit.

また、本実施形態において、本発明の「共通処理部」は、QKD装置1dにおいて量子鍵共有部101、シフティング処理部102、誤り訂正処理部103、秘匿性増強処理部104および鍵管理部105に相当し、「個別処理部」は、鍵利用部106a〜106cそれぞれに相当する。これは、QKD装置2dについても同様である。   In the present embodiment, the “common processing unit” of the present invention includes the quantum key sharing unit 101, the shifting processing unit 102, the error correction processing unit 103, the confidentiality enhancement processing unit 104, and the key management unit 105 in the QKD device 1d. The “individual processing unit” corresponds to each of the key use units 106a to 106c. The same applies to the QKD device 2d.

以上のように、本実施形態でも第1の実施形態と同様に、物理的な1組のQKD装置を仮想化し、複数組のQKD装置(仮想QKD装置)が存在するように見せかけ、これらを複数の利用者または利用組織(上述の実施形態の例では企業)がそれぞれ専有するものとしている。そして、複数の利用者または利用組織の要求内容に応じて、異なるパラメータおよび異なるバリエーションによってそれぞれの利用者または利用組織が専有する仮想QKD装置を動作させるものとしている。特に、本実施形態では、量子暗号機能の各処理のうち鍵利用の処理について、異なるパラメータおよび異なるバリエーションによって仮想QKD装置を動作させるものとしている。これによって、複数の利用者および利用組織のそれぞれの要求内容に応じた鍵利用についての量子暗号機能を提供することができる。すなわち、1組の物理的なQKD装置によって、実際には異なる複数種類の量子鍵配送および量子暗号機能を提供することができる。本実施形態に係る量子鍵配送システム100dが有するその他の効果は、上述の第1の実施形態で説明した効果と同様である。   As described above, in this embodiment as well, in the same way as in the first embodiment, a physical set of QKD devices is virtualized, and it appears that there are a plurality of sets of QKD devices (virtual QKD devices). Each user or user organization (company in the example of the above embodiment) is dedicated. And according to the request | requirement content of a some user or utilization organization, the virtual QKD apparatus which each user or utilization organization occupies by the different parameter and a different variation shall be operated. In particular, in the present embodiment, the virtual QKD device is operated with different parameters and different variations for the key use processing among the processes of the quantum cryptography function. As a result, it is possible to provide a quantum cryptography function for key use according to the request contents of a plurality of users and user organizations. That is, a set of physical QKD devices can actually provide different types of quantum key distribution and quantum cryptography functions. Other effects of the quantum key distribution system 100d according to the present embodiment are the same as the effects described in the first embodiment.

(第6の実施形態)
第6の実施形態に係る量子鍵配送システムについて、第1の実施形態に係る量子鍵配送システム100と相違する点を中心に説明する。第1の実施形態では、量子鍵配送および量子暗号機能の処理のうち、シフティング処理以降の処理について、各企業の要求内容に応じるために、仮想QKD装置上で異なるパラメータおよび異なるバリエーションにより実行する動作について説明した。本実施形態では、仮想QKD装置上の動作に対する企業等(運用者)の要求内容(企業等の要求、ポリシー、またはQKD装置の提供者と合意するサービスレベルアグリーメント等)を満たすように、物理的なQKD装置を構成する内容について説明する。なお、本実施形態に係る量子鍵配送システムの全体構成、QKD装置のハードウェア構成、および量子鍵配送および量子暗号機能の仮想化の態様については、第1の実施形態と同様である。
(Sixth embodiment)
The quantum key distribution system according to the sixth embodiment will be described focusing on differences from the quantum key distribution system 100 according to the first embodiment. In the first embodiment, among the processes of quantum key distribution and quantum cryptography functions, the processes after the shifting process are executed with different parameters and different variations on the virtual QKD device in order to respond to the request contents of each company. The operation has been described. In the present embodiment, physical requirements are met so as to satisfy the requirements of companies (operators) for operations on the virtual QKD device (requests of companies, policies, service level agreements agreed with QKD device providers, etc.). The contents of the QKD device will be described. Note that the overall configuration of the quantum key distribution system according to the present embodiment, the hardware configuration of the QKD device, and the aspects of quantum key distribution and the virtualization of the quantum cryptography function are the same as those in the first embodiment.

図12は、第6の実施形態に係るQKD装置の機能ブロックの構成の一例を示す図である。図12を参照しながら、本実施形態に係る量子鍵配送システム100eのQKD装置(QKD装置1e、2e)の機能ブロックの構成について説明する。なお、図3および4で説明した一般的なQKD装置の機能ブロック構成および暗号鍵の共有動作と相違する点を中心に説明する。   FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a functional block configuration of a QKD apparatus according to the sixth embodiment. The configuration of functional blocks of the QKD devices (QKD devices 1e and 2e) of the quantum key distribution system 100e according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Note that the description will focus on differences from the functional block configuration and encryption key sharing operation of the general QKD device described with reference to FIGS.

図12に示す例では、例えば、企業等の鍵生成速度についての要求内容に応じるために、光子を送信および検出する機能を増強した構成を示す。すなわち、QKD装置1e側では、物理的に2つの量子鍵共有部(量子鍵共有部101a、101b)を有するものとし、QKD装置2e側では、物理的に2つの量子鍵共有部(量子鍵共有部201a、201b)を有するものとしている。QKD装置1e、2eのその他の機能ブロックの構成は、図6に示す第1の実施形態に係るQKD装置1、2それぞれの構成と同様である。すなわち、鍵蒸留処理(シフティング処理、誤り訂正処理、および秘匿性増強処理)、鍵管理、および鍵利用については、QKD装置1e、2eは、企業A〜Cの要求内容に応じてそれぞれ仮想化された仮想QKD装置A1、A2、仮想QKD装置B1、B2、および仮想QKD装置C1、C2として、異なるパラメータおよび異なるバリエーションでそれぞれ独立に実行する。ここで、シフティング処理、誤り訂正処理、秘匿性増強処理、鍵管理、および鍵利用それぞれにおいて、どのようなパラメータおよびバリエーションがあるかについては、図3で上述した通りである。これらのパラメータおよびバリエーションは、仮想QKD装置A1、A2、仮想QKD装置B1、B2、および仮想QKD装置C1、C2それぞれの運用者の要求内容に基づいて選択されている。また、QKD装置1e、2eの2つの量子鍵共有部は、図2に示す光学処理装置306を2台備えることによって実現される。   In the example illustrated in FIG. 12, for example, a configuration in which a function of transmitting and detecting photons is enhanced in order to meet a request content regarding a key generation speed of a company or the like. That is, the QKD device 1e side physically includes two quantum key sharing units (quantum key sharing units 101a and 101b), and the QKD device 2e side physically includes two quantum key sharing units (quantum key sharing units). Part 201a, 201b). The configuration of other functional blocks of the QKD devices 1e and 2e is the same as the configuration of each of the QKD devices 1 and 2 according to the first embodiment shown in FIG. That is, with respect to key distillation processing (shifting processing, error correction processing, and confidentiality enhancement processing), key management, and key usage, the QKD devices 1e and 2e are respectively virtualized according to the contents of requests from companies A to C. The virtual QKD devices A1 and A2, the virtual QKD devices B1 and B2, and the virtual QKD devices C1 and C2 are executed independently with different parameters and different variations. Here, what parameters and variations exist in each of the shifting processing, error correction processing, confidentiality enhancement processing, key management, and key usage are as described above with reference to FIG. These parameters and variations are selected based on the request contents of the operators of the virtual QKD devices A1 and A2, the virtual QKD devices B1 and B2, and the virtual QKD devices C1 and C2. Further, the two quantum key sharing units of the QKD devices 1e and 2e are realized by providing two optical processing devices 306 shown in FIG.

図12に示すように、物理的なハードウェア装置(量子鍵共有部101a、101b、201a、201b)を増強することによって、送信光子情報および検出光子情報の生成速度を増加させることが可能となる。そして、配分部107は、増加した送信光子情報を、シフティング処理部102a〜102cに配分し、配分部207は、増加した検出光子情報を、シフティング処理部202a〜202cに配分する。これによって、最終的な暗号鍵の生成速度(鍵生成速度)に関して、企業A〜Cの要求内容を満たすことができる。   As shown in FIG. 12, it is possible to increase the generation speed of transmission photon information and detection photon information by enhancing physical hardware devices (quantum key sharing units 101a, 101b, 201a, 201b). . Then, the distribution unit 107 distributes the increased transmission photon information to the shifting processing units 102a to 102c, and the distribution unit 207 distributes the increased detected photon information to the shifting processing units 202a to 202c. This makes it possible to satisfy the requirements of companies A to C regarding the final encryption key generation speed (key generation speed).

また、図12に示す構成では、第1の実施形態と同様に、シフティング処理以降の処理を仮想化していることから、送信光子情報および検出光子情報の生成元となる物理的な量子鍵共有部(光学処理装置306)の台数を増加させても(または減少させても)、配分部107(207)により、送信光子情報および検出光子情報を適切に配分処理することによって、仮想QKD装置としての動作部分への影響を小さく抑えることができる。   In the configuration shown in FIG. 12, since the processing after the shifting processing is virtualized as in the first embodiment, physical quantum key sharing that is a generation source of transmission photon information and detection photon information is performed. Even if the number of units (optical processing device 306) is increased (or decreased), the distribution unit 107 (207) appropriately distributes the transmitted photon information and the detected photon information, thereby obtaining a virtual QKD device. The influence on the operation part of can be reduced.

なお、図12に示す量子鍵共有部101a、101b、シフティング処理部102a〜102c、誤り訂正処理部103a〜103c、秘匿性増強処理部104a〜104c、鍵管理部105a〜105c、鍵利用部106a〜106c、配分部107、設定部108、通信部109、および記憶部110は、機能を概念的に示したものであって、このような構成に限定されるものではない。例えば、図12に示すQKD装置1eで、独立した機能部として図示した複数の機能部を、1つの機能部として構成してもよい。一方、図12に示すQKD装置1eで、1つの機能部が有する機能を複数に分割し、複数の機能部として構成するものとしてもよい。   Note that the quantum key sharing units 101a and 101b, the shifting processing units 102a to 102c, the error correction processing units 103a to 103c, the confidentiality enhancement processing units 104a to 104c, the key management units 105a to 105c, and the key use unit 106a illustrated in FIG. ˜106c, the distribution unit 107, the setting unit 108, the communication unit 109, and the storage unit 110 conceptually show functions, and are not limited to such a configuration. For example, in the QKD device 1e shown in FIG. 12, a plurality of functional units illustrated as independent functional units may be configured as one functional unit. On the other hand, in the QKD device 1e shown in FIG. 12, the function of one function unit may be divided into a plurality of functions and configured as a plurality of function units.

また、図12に示す量子鍵共有部201a、201b、シフティング処理部202a〜202c、誤り訂正処理部203a〜203c、秘匿性増強処理部204a〜204c、鍵管理部205a〜205c、鍵利用部206a〜206c、配分部207、設定部208、通信部209、および記憶部210は、機能を概念的に示したものであって、このような構成に限定されるものではない。例えば、図12に示すQKD装置2eで、独立した機能部として図示した複数の機能部を、1つの機能部として構成してもよい。一方、図12に示すQKD装置2eで、1つの機能部が有する機能を複数に分割し、複数の機能部として構成するものとしてもよい。   Also, the quantum key sharing units 201a and 201b, the shifting processing units 202a to 202c, the error correction processing units 203a to 203c, the confidentiality enhancement processing units 204a to 204c, the key management units 205a to 205c, and the key use unit 206a shown in FIG. ˜206c, the distribution unit 207, the setting unit 208, the communication unit 209, and the storage unit 210 conceptually show functions, and are not limited to such a configuration. For example, in the QKD device 2e shown in FIG. 12, a plurality of functional units illustrated as independent functional units may be configured as one functional unit. On the other hand, in the QKD device 2e shown in FIG. 12, the function of one functional unit may be divided into a plurality of units and configured as a plurality of functional units.

また、本実施形態において、本発明の「共通処理部」は、QKD装置1eにおいて量子鍵共有部101a、101bに相当し、「個別処理部」は、シフティング処理部102a〜102c以降のそれぞれの処理部に相当する。これは、QKD装置2eについても同様である。   Further, in the present embodiment, the “common processing unit” of the present invention corresponds to the quantum key sharing units 101a and 101b in the QKD device 1e, and the “individual processing unit” corresponds to each of the shifting processing units 102a to 102c and the subsequent ones. It corresponds to a processing unit. The same applies to the QKD device 2e.

以上のように、物理的なハードウェア装置(上述では量子鍵共有部)を増強することによって、例えば、物理的なQKD装置の故障対応または増強のために、物理的なQKD装置のハードウェアの追加または削除が発生しても、仮想QKD装置に対しては鍵生成速度の劣化等の一部の影響のみに抑えて、量子鍵配送システム100eの稼働を継続することが可能となる。その他、本実施形態に係る量子鍵配送システム100eは、第1の実施形態で説明した効果を有することは言うまでもない。   As described above, by increasing the physical hardware device (in the above-described quantum key sharing unit), for example, in order to cope with or enhance the failure of the physical QKD device, the hardware of the physical QKD device Even if addition or deletion occurs, it is possible to continue the operation of the quantum key distribution system 100e while suppressing only a part of the influence such as deterioration of the key generation speed on the virtual QKD device. In addition, it goes without saying that the quantum key distribution system 100e according to the present embodiment has the effects described in the first embodiment.

なお、上述のように物理的なハードウェア装置(図12に示す例では量子鍵共有部101a、101b、201a、201b)を増強した構成は、上述の第2〜5の実施形態に係る各量子鍵配送システムに対して適用することが可能である。   Note that, as described above, the configuration in which the physical hardware device (quantum key sharing units 101a, 101b, 201a, 201b in the example illustrated in FIG. 12) is increased is the quantum device according to the second to fifth embodiments described above. It can be applied to a key distribution system.

また、図12に示す例では、物理的なハードウェア装置を増強した構成を示したが、仮想QKD装置上の動作に対する企業等(運用者)の要求内容を満たすために、現状の物理的な装置に対する設定の調整によって対応するようにしてもよい。例えば、全ての仮想QKD装置に対して、送信光子情報・検出光子情報の配分ができるように、物理的な装置の設定等を調整するような対応を行ってもよい。他にも例えば、鍵生成速度に関連しても、仮想QKD装置が要求する鍵生成速度がそれぞれある場合、それらの鍵生成速度の合計値以上の光子送受信処理が実現できるように、量子鍵共有部の調整(例えば、レーザ駆動速度の変更)をしたり、仮想QKD装置の動作を実現する専用処理用のハードウェアを追加する等の対応も可能である。この場合、増強した一部の専用処理用のハードウェアは、一部の仮想QKD装置にのみ利用させるといった構成も可能である。   Further, in the example shown in FIG. 12, a configuration in which physical hardware devices are augmented is shown. However, in order to satisfy the contents of requests from companies (operators) for operations on virtual QKD devices, You may make it respond | correspond by adjustment of the setting with respect to an apparatus. For example, a response may be made such as adjusting physical device settings so that transmission photon information / detection photon information can be distributed to all virtual QKD devices. In addition, for example, when there is a key generation speed required by the virtual QKD device even in relation to the key generation speed, quantum key sharing is performed so that photon transmission / reception processing exceeding the total value of these key generation speeds can be realized It is also possible to cope with such adjustments of the units (for example, changing the laser driving speed) or adding dedicated processing hardware for realizing the operation of the virtual QKD device. In this case, a configuration in which some of the increased dedicated processing hardware is used only by some of the virtual QKD devices is also possible.

なお、上述の各実施形態に係るQKD装置で実行されるプログラムは、例えば、ROM302等に予め組み込まれて提供されるものとしてもよい。   The program executed by the QKD device according to each of the above-described embodiments may be provided by being incorporated in advance in the ROM 302, for example.

また、上述の各実施形態に係るQKD装置で実行されるプログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでCD−ROM(Compact Disk Read Only Memory)、フレキシブルディスク(FD)、CD−R(Compact Disk Recordable)、DVD(Digital Versatile Disk)等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録してコンピュータプログラムプロダクトとして提供されるように構成してもよい。   The program executed by the QKD device according to each of the above-described embodiments is a file in an installable format or an executable format and is a CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory), a flexible disk (FD), a CD-R. (Compact Disk Recordable), DVD (Digital Versatile Disk), and the like may be recorded on a computer-readable recording medium and provided as a computer program product.

また、上述の各実施形態に係るQKD装置で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、上述の各実施形態に係るQKD装置で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。   Further, the program executed by the QKD device according to each of the above-described embodiments may be provided by being stored on a computer connected to a network such as the Internet and downloaded via the network. The program executed by the QKD device according to each of the above embodiments may be provided or distributed via a network such as the Internet.

また、上述の各実施形態に係るQKD装置で実行されるプログラムは、コンピュータを上述したQKD装置の各機能部として機能させ得る。このコンピュータは、CPU301がコンピュータ読取可能な記憶媒体からプログラムを主記憶装置上に読み出して実行することができる。   In addition, the program executed by the QKD device according to each of the above-described embodiments can cause a computer to function as each functional unit of the above-described QKD device. In this computer, the CPU 301 can read a program from a computer-readable storage medium onto a main storage device and execute the program.

本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、および変更を行うことができる。これらの実施形態は、発明の範囲および要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although the embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples, and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

1、1a〜1e、2、2a〜2e QKD装置
3 光ファイバリンク
4 通信ケーブル
10 QKD装置
11 量子鍵共有部
12 シフティング処理部
13 誤り訂正処理部
14 秘匿性増強処理部
15 鍵管理部
16 鍵利用部
17 通信部
18 記憶部
20 QKD装置
21 量子鍵共有部
22 シフティング処理部
23 誤り訂正処理部
24 秘匿性増強処理部
25 鍵管理部
26 鍵利用部
27 通信部
28 記憶部
100、100a〜100e 量子鍵配送システム
101、101a、101b 量子鍵共有部
102、102a〜102c シフティング処理部
103、103a〜103c 誤り訂正処理部
104、104a〜104c 秘匿性増強処理部
105、105a〜105c 鍵管理部
106a〜106c 鍵利用部
107 配分部
108 設定部
109 通信部
110 記憶部
201 量子鍵共有部
202、202a〜202c シフティング処理部
203、203a〜203c 誤り訂正処理部
204、204a〜204c 秘匿性増強処理部
205、205a〜205c 鍵管理部
206a〜206c 鍵利用部
207 配分部
208 設定部
209 通信部
210 記憶部
301 CPU
302 ROM
303 RAM
304 通信I/F
305 補助記憶装置
306 光学処理装置
307 バス
500 量子鍵配送システム
A1、A2、B1、B2、C1、C2 仮想QKD装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a-1e, 2, 2a-2e QKD apparatus 3 Optical fiber link 4 Communication cable 10 QKD apparatus 11 Quantum key sharing part 12 Shifting process part 13 Error correction process part 14 Confidentiality enhancement process part 15 Key management part 16 Key Use unit 17 Communication unit 18 Storage unit 20 QKD device 21 Quantum key sharing unit 22 Shifting processing unit 23 Error correction processing unit 24 Confidentiality enhancement processing unit 25 Key management unit 26 Key use unit 27 Communication unit 28 Storage unit 100, 100a to 100a 100e Quantum key distribution system 101, 101a, 101b Quantum key sharing unit 102, 102a-102c Shifting processing unit 103, 103a-103c Error correction processing unit 104, 104a-104c Confidentiality enhancement processing unit 105, 105a-105c Key management unit 106a to 106c Key utilization unit 107 Distribution unit 108 Fixed unit 109 Communication unit 110 Storage unit 201 Quantum key sharing unit 202, 202a to 202c Shifting processing unit 203, 203a to 203c Error correction processing unit 204, 204a to 204c Confidentiality enhancement processing unit 205, 205a to 205c Key management unit 206a ˜206c Key utilization unit 207 distribution unit 208 setting unit 209 communication unit 210 storage unit 301 CPU
302 ROM
303 RAM
304 Communication I / F
305 Auxiliary storage device 306 Optical processing device 307 Bus 500 Quantum key distribution system A1, A2, B1, B2, C1, C2 Virtual QKD device

Claims (13)

他の量子鍵配送装置と、量子通信路で接続され、暗号鍵を共有する量子鍵配送装置であって、
前記量子通信路を介して、前記他の量子鍵配送装置との間で光子列の送信または受信により取得したビット情報に基づいて、中間データを出力する共通処理部と、
前記中間データに基づき前記暗号鍵を生成または提供する1以上の個別処理部と、
前記共通処理部で出力した前記中間データを前記1以上の個別処理部を含む2以上の配分先に配分する配分部と、
を備えた量子鍵配送装置。
A quantum key distribution device that is connected to another quantum key distribution device via a quantum communication channel and shares an encryption key,
A common processing unit that outputs intermediate data based on bit information acquired by transmission or reception of a photon sequence with the other quantum key distribution device via the quantum communication channel;
One or more individual processing units that generate or provide the encryption key based on the intermediate data;
A distribution unit that distributes the intermediate data output by the common processing unit to two or more distribution destinations including the one or more individual processing units;
Quantum key distribution device.
前記共通処理部は、送信光子情報または検出光子情報を前記中間データとして出力する量子鍵共有部を含み、
前記1以上の個別処理部は、前記配分部により配分された前記中間データである前記送信光子情報または前記検出光子情報から、鍵蒸留処理によって前記暗号鍵を生成する鍵蒸留処理部をそれぞれ含む請求項1に記載の量子鍵配送装置。
The common processing unit includes a quantum key sharing unit that outputs transmission photon information or detection photon information as the intermediate data,
The one or more individual processing units each include a key distillation processing unit that generates the encryption key by key distillation processing from the transmission photon information or the detected photon information that is the intermediate data distributed by the distribution unit. Item 2. The quantum key distribution device according to Item 1.
前記配分部は、2以上の前記個別処理部に対し、前記中間データを等分して配分する、
請求項1に記載の量子鍵配送装置。
The distribution unit equally distributes the intermediate data to two or more individual processing units,
The quantum key distribution device according to claim 1.
前記配分部は、2以上の前記個別処理部に対し、各個別処理部における要求内容に基づいて、前記中間データの配分方法を決定する、
請求項1に記載の量子鍵配送装置。
The distribution unit determines a distribution method of the intermediate data based on a request content in each individual processing unit for two or more individual processing units.
The quantum key distribution device according to claim 1.
前記配分部は、基底の偏り、デコイパルスとバキュームパルスとの割合、前記デコイパルスおよび前記バキュームパルスの分散、および、レーザ強度の分散のうち少なくともいずれかを規定する要求内容に応じて、前記中間データを前記鍵蒸留処理部にそれぞれ配分する請求項2に記載の量子鍵配送装置。   The distribution unit determines the intermediate data according to a request content that defines at least one of base bias, a ratio of decoy pulses and vacuum pulses, dispersion of the decoy pulses and vacuum pulses, and dispersion of laser intensity. The quantum key distribution device according to claim 2, wherein the quantum key distribution device is allocated to each of the key distillation processing units. 前記配分部は、前記中間データの生成速度を規定する要求内容に応じて、前記中間データを前記個別処理部にそれぞれ配分する請求項1に記載の量子鍵配送装置。   The quantum key distribution device according to claim 1, wherein the distribution unit distributes the intermediate data to the individual processing units in accordance with a request content that defines a generation speed of the intermediate data. 前記共通処理部は、
前記量子通信路を介して送信または受信した前記光子列に対応する光子ビット列を取得する量子鍵共有部と、
前記光子ビット列から、鍵蒸留処理の一部の処理を実行して前記中間データを出力する第1鍵蒸留処理部と、
を含み、
前記1以上の個別処理部は、前記配分部により配分された前記中間データから、前記鍵蒸留処理の前記一部の処理を除いた残りの処理を実行して、前記暗号鍵を生成する第2鍵蒸留処理部をそれぞれ含む請求項1に記載の量子鍵配送装置。
The common processing unit includes:
A quantum key sharing unit for obtaining a photon bit string corresponding to the photon string transmitted or received via the quantum communication path;
A first key distillation processing unit that executes a part of the key distillation process from the photon bit string and outputs the intermediate data;
Including
The one or more individual processing units execute a remaining process excluding the part of the key distillation process from the intermediate data distributed by the distribution unit to generate the encryption key. The quantum key distribution apparatus according to claim 1, each including a key distillation processing unit.
前記第1鍵蒸留処理部は、前記中間データについての推定誤り率を算出し、
前記配分部は、前記中間データに対応する前記推定誤り率を規定する要求内容に応じて、前記中間データを前記第2鍵蒸留処理部にそれぞれ配分する請求項7に記載の量子鍵配送装置。
The first key distillation processing unit calculates an estimated error rate for the intermediate data;
The quantum key distribution device according to claim 7, wherein the distribution unit distributes the intermediate data to the second key distillation processing unit according to a request content that defines the estimated error rate corresponding to the intermediate data.
前記第1鍵蒸留処理部は、前記中間データに対する前記鍵蒸留処理のうちの誤り訂正処理により該中間データの誤り率を取得し、
前記配分部は、前記中間データに対応する前記誤り率を規定する要求内容に応じて、前記中間データを前記第2鍵蒸留処理部にそれぞれ配分する請求項7に記載の量子鍵配送装置。
The first key distillation processing unit obtains an error rate of the intermediate data by error correction processing of the key distillation processing for the intermediate data,
The quantum key distribution device according to claim 7, wherein the distribution unit distributes the intermediate data to the second key distillation processing unit according to a request content that defines the error rate corresponding to the intermediate data.
前記共通処理部は、
前記量子通信路を介して送信または受信した前記光子列に対応する光子ビット列を取得する量子鍵共有部と、
前記光子ビット列から、鍵蒸留処理によって生成した前記暗号鍵を前記中間データとして出力する鍵蒸留処理部と、
を含み、
前記1以上の個別処理部は、前記配分部により配分された前記中間データである前記暗号鍵を、アプリケーションに提供する鍵管理部をそれぞれ含む請求項1に記載の量子鍵配送装置。
The common processing unit includes:
A quantum key sharing unit for obtaining a photon bit string corresponding to the photon string transmitted or received via the quantum communication path;
A key distillation processing unit that outputs the encryption key generated by the key distillation process from the photon bit string as the intermediate data;
Including
The quantum key distribution device according to claim 1, wherein each of the one or more individual processing units includes a key management unit that provides the application with the encryption key that is the intermediate data distributed by the distribution unit.
前記共通処理部は、2以上の前記量子鍵共有部を含む請求項2、7および10のうちいずれか一項に記載の量子鍵配送装置。   The quantum key distribution device according to claim 2, wherein the common processing unit includes two or more quantum key sharing units. 複数の量子鍵配送装置が、量子通信路で接続され、暗号鍵を共有する量子鍵配送システムであって、
前記複数の量子鍵配送装置は、
前記量子通信路を介して、他の量子鍵配送装置との間で光子列の送信または受信により取得したビット情報基づいて、中間データを出力する共通処理部と、
前記中間データに基づき前記暗号鍵を生成または提供する1以上の個別処理部と、
前記共通処理部で出力した前記中間データを前記1以上の個別処理部を含む2以上の配分先に配分する配分部と、
をそれぞれ備えた量子鍵配送システム。
A quantum key distribution system in which a plurality of quantum key distribution devices are connected via a quantum communication channel and share an encryption key,
The plurality of quantum key distribution devices include:
A common processing unit that outputs intermediate data based on bit information acquired by transmission or reception of a photon sequence with another quantum key distribution device via the quantum communication channel;
One or more individual processing units that generate or provide the encryption key based on the intermediate data;
A distribution unit that distributes the intermediate data output by the common processing unit to two or more distribution destinations including the one or more individual processing units;
Quantum key distribution system with
複数の量子鍵配送装置が、量子通信路で接続され、暗号鍵を共有する量子鍵配送システムの量子鍵配送方法であって、
前記量子通信路を介して、他の量子鍵配送装置との間で光子列の送信または受信により取得したビット情報に基づいて、中間データを出力する共通処理ステップと、
1以上の個別処理部が、前記中間データに基づき前記暗号鍵を生成または提供する個別処理ステップと、
前記共通処理ステップで出力した前記中間データを前記1以上の個別処理部を含む2以上の配分先に配分する配分ステップと、
を有する量子鍵配送方法。
A quantum key distribution method of a quantum key distribution system in which a plurality of quantum key distribution devices are connected via a quantum communication channel and share an encryption key,
A common processing step of outputting intermediate data based on bit information acquired by transmission or reception of a photon sequence with another quantum key distribution device via the quantum communication path;
An individual processing step in which one or more individual processing units generate or provide the encryption key based on the intermediate data;
A distribution step for distributing the intermediate data output in the common processing step to two or more distribution destinations including the one or more individual processing units;
A quantum key distribution method comprising:
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