JP2019216413A - 量子通信ネットワーク - Google Patents
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Abstract
Description
光パルスに量子情報を符号化するように構成された量子通信ユニットと、
前記量子通信ユニットに接続された少なくとも1つの入力ポートと、少なくとも2つの出力ポートと、を含み、前記出力ポートのいずれを前記量子通信ユニットに接続するかを制御するように構成された光スイッチと、
を備えるノードが提供される。
弱い光パルスに情報を符号化するように構成された量子送信器と、
弱い光パルスから情報を復号するように構成された量子受信器と、
少なくとも1つの他のノードと通信するように構成された少なくとも3つのポートと、
光スイッチと、
を備え、
前記光スイッチが、前記光スイッチが前記ポートのいずれを前記量子送信器及び前記量子受信器と通信するかを制御するように、前記量子送信器及び前記量子受信器を前記ポートに選択的に接続するように構成された、ノードが提供される。
前記第1の光スイッチは1×Nスイッチであり、Nは2以上の整数であり、単一の入力がN個の出力のうちの1つに選択的に結合されることができ、前記単一の入力が前記量子送信器から信号を受信するように構成され、前記N個の出力が前記ポートのうちの1つに結合され、
前記第2の光スイッチはM×1スイッチであり、Mは2以上の整数であり、単一の出力がM個の入力のうちの1つに選択的に結合されることができ、前記単一の出力が前記量子受信器に信号を導くように構成され、前記M個の入力が各々前記ポートのうちの1つに結合される。
前記ソースノード及び前記宛先ノードは、一連のN個のノードによって分離され、Nは2以上の整数であり、
前記コントローラは、
前記量子鍵をN個の部分に分割し、
前記一連のN個のノードのサブセットを介して前記鍵の各部分を送信するように構成され、各サブセットが前記ノードのうちのN−1個からなり、前記鍵の各部分が前記N個のノードのうちの少なくとも1つをバイパスし(bypass)、長さKを有する鍵が前記鍵の前記N個の部分を結合することによって生成される。
前記ソースノード及び前記宛先ノードは、一連のN個のノードによって分離され、Nは3以上の整数であり、
前記コントローラは、
前記量子鍵をM個の部分に分割し、MはNより小さい整数であり、
前記一連のN個のノードのサブセットを介して前記鍵の各部分を送信する
ように構成され、鍵が前記鍵の前記M個の部分を結合することによって生成される。
前記ノードが、
弱い光パルスに情報を符号化するように構成された量子送信器と、
弱い光パルスから情報を復号するように構成された量子受信器と、
少なくとも1つの他のノードと通信するように構成された少なくとも3つのポートと、
光スイッチと、
を備え、
前記方法が、前記光スイッチが前記ポートのいずれかを前記量子送信器及び前記量子受信器と通信するように制御するように、前記量子送信器及び前記量子受信器を前記ポートに選択的に接続するために、前記光スイッチを動作させることを備える、方法が提供される。
前記ネットワークが、第1のノード及び少なくとも2つの他のノードを備え、各ノードが上記のように動作され、
前記第1のノードが他のノードへの少なくとも2つのリンクを有し、前記2つのリンクが、前記2つのリンクで送信される信号が同じ量子受信器及び送信器に切り替え可能に接続されるように、前記第1のノードの前記光スイッチに接続される、方法が提供される。
前記ソースノード及び前記宛先ノードが一連のN個のノードによって分離され、Nは2以上の整数であり、
前記方法は、
前記量子鍵をN個の部分に分割することと、
前記一連のN個のノードのサブセットを介して前記鍵の各部分を送信することと、各サブセットが前記ノードのうちのN−1個からなり、前記鍵の各部分が前記N個のノードのうちの少なくとも1つをバイパスする、
前記鍵を生成するために、ノードの前記サブセットを介して送信された前記鍵の前記N個の部分を結合することと、
を備える、方法が提供される。
i. ロングアーム814−ショートアーム824(L−S)
ii.ショートアーム813−ロングアーム823(S−L)
Claims (20)
- 量子通信ネットワークのためのノードであって、
光パルスに量子情報を符号化するように構成された量子通信ユニットと、
前記量子通信ユニットに接続された少なくとも1つの入力ポートと、少なくとも2つの出力ポートと、を含み、前記出力ポートのいずれを前記量子通信ユニットに接続するかを制御するように構成された光スイッチと、
を備えるノード。 - 量子通信ネットワークのためのノードであって、
弱い光パルスに情報を符号化するように構成された量子送信器と、
弱い光パルスから情報を復号するように構成された量子受信器と、
少なくとも1つの他のノードと通信するように構成された少なくとも3つのポートと、
光スイッチと、
を備え、
前記光スイッチは、前記光スイッチが前記ポートのいずれを前記量子送信器及び前記量子受信器と通信するかを制御するように、前記量子送信器及び前記量子受信器を前記ポートに選択的に接続するように構成された、ノード。 - 前記光スイッチは、第1の光スイッチ及び第2の光スイッチを備え、
前記第1の光スイッチは1×Nスイッチであり、Nは2以上の整数であり、単一の入力がN個の出力のうちの1つに選択的に結合されることができ、前記単一の入力が前記量子送信器から信号を受信するように構成され、前記N個の出力が前記ポートのうちの1つに結合され、
前記第2の光スイッチはM×1スイッチであり、Mは2以上の整数であり、単一の出力がM個の入力のうちの1つに選択的に結合されることができ、前記単一の出力が前記量子受信器に信号を導くように構成され、前記M個の入力が各々前記ポートのうちの1つに結合される、
請求項2に記載の量子通信ネットワークのためのノード。 - 前記光スイッチは2×Pスイッチであり、Pは3以上の整数であり、前記光スイッチは2つのポートを有する第1のインタフェースと、P個のポートを有する第2のインタフェースと、を有し、前記第1のインタフェースは、前記量子送信器から信号を受信するように構成された第1のポートと、前記量子受信器に信号を出力するように構成された第2のポートと、を有し、前記第1のインタフェースの前記第1及び第2のポートは、前記第2のインタフェースの前記ポートのいずれかに選択的に接続される、
請求項2に記載の量子通信ネットワークのためのノード。 - 前記光スイッチはR×Qスイッチであり、Rは4以上の整数であり、Qは2以上の整数であり、前記光スイッチは、R個のポートを有する第1のインタフェースと、Q個のポートを有する第2のインタフェースと、を有し、前記第1のインタフェースは、前記量子送信器から信号を受信するように構成された第1のポートと、前記量子受信器に信号を出力するように構成された第2のポートと、を有し、前記第1のインタフェースの前記第1及び第2のポートは、前記第2のインタフェースの前記ポートのいずれかに選択的に接続される、
請求項2に記載の量子通信ネットワークのためのノード。 - 前記第1のインタフェースの前記ポートのうちの2つは、前記第2のインタフェースの第1のポートで受信された信号が、前記第1のインタフェースの接続されたポートを介して、前記第2のインタフェースの第2のポートに導かれることができるように、接続される、
請求項5に記載の量子通信ネットワークのためのノード。 - 前記光スイッチは6dB以下の損失を有する、
請求項1乃至6のいずれか1項に記載のノード。 - 前記光スイッチはソフトウェア制御される光スイッチである、
請求項1乃至7のいずれか1項に記載のノード。 - 前記光スイッチは、前記量子送信器及び前記量子受信器をビームステアリングを介して前記ノードの前記ポートに選択的に結合するように構成された、
請求項1乃至8のいずれか1項に記載のノード。 - 前記光スイッチはMEMs光スイッチである、
請求項1乃至8のいずれか1項に記載のノード。 - 入力信号を、前記光スイッチに導かれる量子信号と、前記光スイッチ以外のコンポーネントに導かれる古典信号と、に分離するように設けられた波長分割マルチプレクサをさらに備える
請求項1乃至10のいずれか1項に記載のノード。 - 前記光スイッチからの入力量子信号と、前記光スイッチ以外のコンポーネントからの古典信号と、を結合するように設けられた波長分割マルチプレクサをさらに備える
請求項1乃至11のいずれか1項に記載のノード。 - 量子通信ネットワークであって、
前記ネットワークが第1のノード及び少なくとも2つの他のノードを備え、前記第1のノードは他のノードへの少なくとも2つのリンクを有し、前記2つのリンクは、前記2つのリンクで送信される信号が同じ量子受信器及び送信器に切り替え可能に接続されるように、前記第1のノードの前記光スイッチに接続され、前記ノードは請求項1乃至12のいずれか1項に記載のノードである、
量子通信ネットワーク。 - 複数の相互リンクされた第1のノードと、前記ネットワークを移動する信号が衝突することを防止するために時分割を使用するように構成されたネットワークコントローラと、をさらに備える
請求項13に記載の量子通信ネットワーク。 - 前記コントローラは、重要と指定された信号を他の信号より速く前記ネットワークを移動することを可能にするために、時分割を使用するように構成された、
請求項14に記載の量子通信ネットワーク。 - 前記ネットワークコントローラは、ノードの第1セットを介してソースノードから宛先ノードに第1の量子鍵に関連する信号を導き、ノードの第2セットを介して前記ソースノードから前記宛先ノードに第2の量子鍵に関連する信号を導くように構成され、ノードの前記第1セットはノードの前記第2セットとは異なり、前記第1及び第2の量子鍵の結合である最終鍵が生成される、
請求項14又は15に記載の量子通信ネットワーク。 - 前記ネットワークコントローラは、ソースノードから宛先ノードに量子鍵に関連する信号を導くように構成され、
前記ソースノード及び前記宛先ノードは、一連のN個のノードによって分離され、Nは2以上の整数であり、
前記コントローラは、
長さKNの前記量子鍵をN個の部分に分割し、
前記一連のN個のノードのサブセットを介して前記鍵の各部分を送信するように構成され、各サブセットが前記ノードのうちのN−1個からなり、前記鍵の各部分が前記N個のノードのうちの少なくとも1つをバイパスし、長さKを有する鍵が前記鍵の前記N個の部分を結合することによって生成される、
請求項14又は15に記載の量子通信ネットワーク。 - 量子通信ネットワークのためのノードを動作させる方法であって、
前記ノードが、
弱い光パルスに情報を符号化するように構成された量子送信器と、
弱い光パルスから情報を復号するように構成された量子受信器と、
少なくとも1つの他のノードと通信するように構成された少なくとも3つのポートと、
光スイッチと、
を備え、
前記方法は、前記光スイッチが前記ポートのいずれかを前記量子送信器及び前記量子受信器と通信するように制御するように、前記量子送信器及び前記量子受信器を前記ポートに選択的に接続するために、前記光スイッチを動作させることを備える、方法。 - 量子通信ネットワークを動作させる方法であって、
前記ネットワークが、第1のノード及び少なくとも2つの他のノードを備え、各ノードが請求項18に記載されるように動作され、
前記第1のノードが他のノードへの少なくとも2つのリンクを有し、前記2つのリンクが、前記2つのリンクで送信される信号が同じ量子受信器及び送信器に切り替え可能に接続されるように、前記第1のノードの前記光スイッチに接続される、方法。 - ソースノードから宛先ノードに鍵を安全に送信する方法であって、
前記ソースノード及び前記宛先ノードが一連のN個のノードによって分離され、Nは2以上の整数であり、
前記方法は、
長さKNの前記量子鍵をN個の部分に分割することと、
前記一連のN個のノードのサブセットを介して前記鍵の各部分を送信することと、各サブセットが前記ノードのうちのN−1個からなり、前記鍵の各部分が前記N個のノードのうちの少なくとも1つをバイパスする、
長さKを有する前記鍵を生成するために、ノードの前記サブセットを介して送信された前記鍵の前記N個の部分を結合することと、
を備える、方法。
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