JP4026701B2 - 量子暗号送信装置及び量子暗号送信方法 - Google Patents
量子暗号送信装置及び量子暗号送信方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4026701B2 JP4026701B2 JP2001225678A JP2001225678A JP4026701B2 JP 4026701 B2 JP4026701 B2 JP 4026701B2 JP 2001225678 A JP2001225678 A JP 2001225678A JP 2001225678 A JP2001225678 A JP 2001225678A JP 4026701 B2 JP4026701 B2 JP 4026701B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- quantum cryptography
- optical
- pulse
- output
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Optical Communication System (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、量子暗号における位相変調量取り出し防止方法及び手段に関するものである。
また、この発明は、量子暗号を生成する光信号伝送システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、従来技術を示した図である。
従来技術として、例えば、文献（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ３４，（２２），ｐｐ２１１６−２１１７，１９９８“Ａｕｔｏｍａｔｅｄ ｐｌｕｇ＆ｐｌａｙ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｋｅｙ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）に示された従来の鏡などを使ったパッシブ（Ｐａｓｓｉｖｅ）な通信者が存在する量子暗号における構成である。
図６において量子暗号を生成する光信号伝送システムは、１対の量子暗号受信装置１００と量子暗号送信装置２００とこれらをつなぐ量子暗号通信路１とこれらを制御するインターフェース回路部１６０，２６０とコンピュータ１５０，２５０から構成される。量子暗号通信路１は具体的には通信用光ファイバを用いた光路である。
量子暗号受信装置１００では、光子発生器２から光子が発生し、サーキュレータ６を通りカプラ５に導かれる。カプラ５に到達した光パルスは２つの光路を伝送することになる。
１つは偏光ビームスプリッタ９０に直接至る「短光路」であり、もう１つは、位相変調器７、光ファイバ８を通り偏光ビームスプリッタ９０に至る「長光路」である。こうして、パルスが２つに分岐されて時間差のある偏波面の異なる２連パルスとなって量子暗号通信路１を送信される。
いずれの光路を通過した光パルスも量子暗号通信路１を通り、量子暗号送信装置２００に送られる。量子暗号送信装置２００に到達した光子は、アッテネータ１１０、位相変調器１２０、ファラディーミラー１３０を順に通過する。ファラディーミラー１３０に到達した光子は反射されてもときた経路を戻るのだが、その際その偏波面を９０度回転させられる。
往路において長光路を通った光子は位相変調器１２０において位相変調を受ける。
再び量子暗号通信路１を通って量子暗号受信装置１００に戻った光子は偏光ビームスプリッタ９０において２つの光路に分離される。ここで、２連光パルスは偏波面が異なっているため、往路において長光路を通った光パルスは復路では短光路を通り、往路において短光路を通った光パルスは復路では長光路を通ることになる。
つまり、鍵配送に用いられる光子は、往路と復路とで異なる光路を通過した光子である。
復路において長光路を通過する光子は位相変調器７において位相変調を受ける。往路に長光路、復路に短光路を選択した光子と往路に短光路、復路に長光路を選択した光子は同時にカプラ５に戻り、位相変調器７及び位相変調器１２０で受けた位相変調量の差に応じて干渉を起こすことになる。
干渉の結果、帰還した光子は光子検出器３と光子検出器４のどちらかで選択的に検出される。量子力学的な性質により２つの光子検出器において同時に検出されることはない。
なお、光子検出器４において検出されるべき光子は、サーキュレータ６により光子発生器２に導かれることなく光子検出器４に到達する。
ここで、量子暗号受信装置１００と量子暗号送信装置２００との間で量子暗号を共有するためには、１対の量子暗号受信装置１００と量子暗号送信装置２００との間で同期がとれている必要があるため、量子暗号受信装置１００では、光子発生器２から光信号である光子の同期タイミングを検出し、量子暗号送信装置２００では、カプラ２０を介し光子検出器２１から光信号である光子の同期タイミングを検出している。
【０００３】
位相変調方式量子暗号は、光ファイバなどを使用した光学系で、前述のような２種類の同じ長さの光路を通ってきて位相のみが異なる光子の干渉を利用して物理的に系を構成している。通常の位相変調方式量子暗号における変調は、量子暗号受信装置１００と量子暗号送信装置２００との２者間で各々１つずつ位相変調器７，１２０を配し、希望の位相をかけて動作させる。
この同じ長さ光路で位相が、１つは位相変調器１２０でかけられた位相Φａ、もう１つは位相変調器７でかけられた位相Φｂとすると、その差Φａ−Φｂの値にしたがって光の干渉がおきる。位相変調方式量子暗号はこの干渉を利用している。
ここで、実際、同じ長さの２種類の光路を作り安定した干渉系を組むことは難しいため、上記に説明したような、ファラディーミラー１３０のような鏡などを使ったパッシブな通信者が存在する光学系を用いて量子暗号を構成し、安定した量子暗号システムの構築方法が多く用いられている。
鏡などを使ったパッシブな通信者が存在する光学系を用いた位相変調方式量子暗号における光パルスの流れを、改めて、１つの例である図６に示された構成を使って具体的に説明すると次の通りである。
【０００４】
図６を用いて説明する。
光子発生器２（レーザー）からある繰り返し周波数で光子が発進され、それが受信者（ここではＢｏｂ）である量子暗号受信装置１００の光ファイバや光カプラであるカプラ５などの光学系などを通って時間差のある光パルスに変換され、２者間の通信路（例えば既設の光ファイバ）である量子暗号通信路１に到達する。
この後、送信者（ここではＡｌｉｃｅ）である量子暗号送信装置２００の光学系に光パルスが入る。光パルスのうち片方のみ（実際は２連パルスの内、後の光パルス）に対して、鏡であるファラディーミラー１３０に反射される前または後に、情報が付加（例えば位相変調器１２０により位相変調）され、他方（実際は２連パルスの内、先の光パルス）には何も情報はのせられない。
２種の光パルスは、鏡で反射された後、送信者（ここではＡｌｉｃｅ）である量子暗号送信装置２００の光学系から出力され、２者の通信路上を通って、受信者側（ここではＢｏｂ）である量子暗号受信装置１００の光学系に時間差のある２つの光パルスとして入っていく。
ここで、先程情報が載せられてない方のパルスのみに受信者（ここではＢｏｂ）である量子暗号受信装置１００の情報が付加（位相変調器７による位相変調で付加）される。
そして、この結果、２種の同じ光路長の異なる位相変調された光の干渉結果により量子暗号が実現される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の鏡（ファラディーミラー１３０）などを使ったパッシブな通信者が存在する量子暗号においては、量子暗号通信路１又は鏡などで反射される前の入力部に第三者が強い光（光パルス）を入射させ、反射された光を取り出すことにより、通信者の光子に載せている秘密の情報（ここでは例えば位相変調量）を読み出すシステム攻撃法（盗聴）が可能である。
このため、最初に盗聴者がいない状態で量子暗号のシステムの設定を行って、送信者が情報をのせた光パルスが通信路を流れる時に秘匿性が保たれるような光強度となるよう設定してシステム運用しても、上記のような悪意の第三者（盗聴者）によって強い光パルスを入射されて、通信者（例えば送信者Ａｌｉｃｅ、受信者Ｂｏｂ）が全く気づかない状態のままで、位相変調量を取り出されてしまう可能性があるという問題点があった。このため鏡などを使ったパッシブな通信者が存在する量子暗号においては、システムの安全性が保証できないという問題点があった。
【０００６】
この発明は、量子暗号システムにおいて、悪意の第三者（盗聴者）による位相変調量の不正読み取り（盗聴）の防止、すなわち確実に安全性を保障することを目的とする。
【０００７】
また、この発明は、情報を伝送する光信号伝送システムにおいて、悪意の第三者（盗聴者）による盗聴の防止、すなわち確実に安全性を保障することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の光信号伝送装置は、
伝送路を通過する光信号をモニタする光モニタ部と、
上記光モニタ部によりモニタされた光信号に基づいて、所定の基準により上記光信号の盗聴の有無を検出する盗聴検出部と
を備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の光信号伝送装置は、
伝送路を通過する光信号の位相を位相変調する位相変調方式を用いて量子暗号を生成する光信号伝送装置において、
上記伝送路を通過する光信号の内、所定の周波数域以外の周波数を有する光信号の通過を遮断する光フィルタ部を備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の光信号伝送装置は、
伝送路を通過する光信号の位相を位相変調する位相変調方式を用いて量子暗号を生成する光信号伝送装置において、
上記伝送路を通過する光信号を発生する光信号発生部と、
上記光信号発生部により発生された光信号を所定の基準により監視する光源光チェック部と
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、上記光信号伝送装置は、所定の強度の光信号を入力し、
上記光モニタ部は、上記所定の強度の光信号をモニタし、
上記盗聴検出部は、上記光モニタ部によりモニタされた上記光信号の強度を基準に上記光信号の盗聴の有無を検出することを特徴とする。
【００１２】
また、上記光信号伝送装置は、所定の周期の光信号を入力し、
上記光モニタ部は、上記所定の周期の光信号をモニタし、
上記盗聴検出部は、上記光モニタ部によりモニタされた上記光信号の周期を基準に上記光信号の盗聴の有無を検出することを特徴とする。
【００１３】
また、上記盗聴検出部は、上記光モニタ部によりモニタされた上記光信号の一定期間内のパルスの数を基準に上記光信号の盗聴の有無を検出することを特徴とする。
【００１４】
本発明の光信号伝送システムは、
伝送路を通過する光信号をモニタする光モニタ部と、
上記光モニタ部によりモニタされた光信号に基づいて、所定の基準により上記光信号の盗聴の有無を検出する盗聴検出部と
を有する第１の光信号伝送装置と、
上記伝送路を通過する光信号を発生する光信号発生部と、
上記光信号発生部により発生された光信号を所定の基準により監視する光源光チェック部と
を有する第２の光信号伝送装置と
を備えたことを特徴とする。
【００１５】
本発明の光信号伝送システムは、
伝送路を通過する光信号をモニタする光モニタ部と、
上記光モニタ部によりモニタされた光信号に基づいて、所定の基準により上記光信号の盗聴の有無を検出する盗聴検出部と、
上記伝送路を通過する光信号の内、上記盗聴検出部により検出できない上記所定の周波数域以外の周波数を有する光信号の通過を遮断する光フィルタ部と
を有する第１の光信号伝送装置と、
上記伝送路を通過する光信号を発生する光信号発生部と、
上記光信号発生部により発生された光信号を所定の基準により監視する光源光チェック部と
を有する第２の光信号伝送装置と
を備えたことを特徴とする。
【００１６】
本発明の光信号伝送方法は、
伝送路を通過する光信号をモニタする光モニタ工程と、
上記光モニタ工程によりモニタされた光信号に基づいて、所定の基準により上記光信号の盗聴の有無を検出する盗聴検出工程と
を備えたことを特徴とする。
【００１７】
本発明の光信号伝送方法は、
伝送路を通過する光信号をモニタする光モニタ工程と、
上記光モニタ工程によりモニタされた光信号に基づいて、所定の基準により上記光信号の盗聴の有無を検出する盗聴検出工程と、
上記伝送路を通過する光信号の内、上記盗聴検出工程により検出できない上記所定の周波数域以外の周波数を有する光信号の通過を遮断する光フィルタ工程と、
上記伝送路を通過する光信号を発生する光信号発生工程と、
上記光信号発生工程により発生された光信号を所定の基準により監視する光源光チェック工程と
を備えたことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１を示す構成図である。
図１において、５００は、モニタ（光モニタ部の一例である）である。本実施の形態では、１対の量子暗号受信装置１００と量子暗号送信装置２００との間で、例えば、インターフェース回路部１６０，２６０間で同期をとっているため、図６に示したカプラ２０と光子検出器２１とを省略している。その他の構成は図６と同様である。
【００１９】
量子暗号受信装置１００（光信号伝送装置の一例であり、また、第２の光信号伝送装置の一例である）では、光子発生器２（光信号発生部の一例である）から光子が発生し、伝送路を通過してサーキュレータ６を通りカプラ５に導かれる。カプラ５に到達した光パルスは２つの光路を伝送することになる。
１つは偏光ビームスプリッタ９０に直接至る「短光路」（伝送路の一例である）であり、もう１つは、位相変調器７、光ファイバ８を通り偏光ビームスプリッタ９０に至る「長光路」（伝送路の一例である）である。偏光コントローラ１４０は、光パルスの偏波面を調整する。
いずれの光路を選択した光パルスも量子暗号通信路１を通り、量子暗号送信装置２００（光信号伝送装置の一例であり、また、第１の光信号伝送装置の一例である）に送られる。量子暗号送信装置２００に到達した光子は、アッテネータ１１０、位相変調器１２０（位相変調部の一例である）、ファラディーミラー１３０を順に伝送路を通過する。ファラディーミラー１３０に到達した光子は反射されてもときた経路を戻るのだが、その際その偏波面を９０度回転させられる。
往路において長光路を通った光子は位相変調器１２０において位相変調を受ける。
再び量子暗号通信路１を通って量子暗号受信装置１００に戻った光子は偏光ビームスプリッタ９０において偏波面の方向により２つの光路に分離される。ここで、２連光パルスは偏波面が異なっているため、往路において長光路を通った光パルスは復路では短光路を通り、往路において短光路を通った光パルスは復路では長光路を通ることになる。
つまり、鍵配送に用いられる光子は、往路と復路とで異なる光路を通過した光子である。
復路において長光路を通過する光子は位相変調器７において位相変調を受ける。往路に長光路、復路に短光路を選択した光子と往路に短光路、復路に長光路を選択した光子は同時にカプラ５に戻り、位相変調器７及び位相変調器１２０で受けた位相変調量の差に応じて干渉を起こすことになる。
干渉の結果、帰還した光子は光子検出器３と光子検出器４のどちらかで選択的に検出される。量子力学的な性質により２つの光子検出器において同時に検出されることはない。
なお、光子検出器４において検出されるべき光子は、サーキュレータ６により光子発生器２に導かれることなく光子検出器４に到達する。
ここで、本来、アッテネータ１１０により光子の数を減衰させ、単一光子の状態あるいはそれに準じた微弱光にすることにより、量子暗号受信装置１００に光子が届く前に、他者（盗聴者）が光子を取り出すことにより位相変調量を取り出す（盗聴する）と量子暗号受信装置１００が受信すべき光子が存在しなくなり、盗聴者が存在することが判明してしまうことになる。また、光子を取り出し再送しようとしても、未知の量子状態を観測して全く同じものを再生、再送することができないという物理の基本原理を量子暗号は利用している。このため、盗聴者が存在することが判明してしまう。
しかしながら、量子暗号通信路１又は量子暗号送信装置２００におけるファラディーミラー１３０で反射される前の入力部に強い光（光パルス）を入射させ、反射された光を取り出すことにより、通信者の光子に載せている秘密の情報（ここでは例えば位相変調量）を読み出すシステム攻撃法（盗聴）が可能である。
図２は、光パルスの状態を示す図である。
図２において、２０１ａは、短光路を通って量子暗号受信装置１００から出力された光パルス、２０１ｂは、長光路を通って量子暗号受信装置１００から出力された光パルスである。また、図２において、２０２ａは、短光路を通った光パルスとタイミング同期して盗聴者が強い光（光パルス）を入射させた後の光パルス、２０２ｂは、長光路を通った光パルスとタイミング同期して盗聴者が強い光（光パルス）を入射させた後の光パルスである。
光パルス２０２ａ又は２０２ｂは、量子暗号送信装置２００において、通信者により秘密の情報が載せられて量子暗号送信装置２００を出力する。盗聴者は、光パルス２０２ａ又は２０２ｂから秘密の情報を読み出す。秘密の情報が読み出された残りの光子（光パルス）は、量子暗号受信装置１００が受信すべき光子となる。
これにより、上記のような悪意の第三者（盗聴者）によって強い光パルスを入射されて、通信者（例えば送信者Ａｌｉｃｅ、受信者Ｂｏｂ）が全く気づかない状態のままで、位相変調量を取り出されてしまう可能性がある。
そこで、量子暗号送信装置２００における伝送路を通過する光信号をモニタ５００によりモニタし、モニタ５００によるモニタ情報に基づいて量子暗号送信装置２００における伝送路に、一定の強度の光パルスが来ているか、また、予定以上の強い（強度の大きい）光（光パルス）を入射していないかをインターフェース回路部２６０とコンピュータ２５０（盗聴検出部の一例である）により検出する。
また、量子暗号送信装置２００におけるファラディーミラー１３０で反射される前の入力部に光子発生器２により一定期間に発生した光パルスよりも多い光パルスを入射させることにより、例えば、位相変調器１２０の位相変調タイミングが物理的な制約からパルス幅よりも大きいような現実的な場合、位相変調作動の時間内に別のパルスが位相変調器１２０を通過してしまえば、通信者の光子に載せている秘密の情報（ここでは例えば位相変調量）を読み出すシステム攻撃法（盗聴）が可能である。これにより、上記のような悪意の第三者（盗聴者）によって光パルスを入射されて、通信者（例えば送信者Ａｌｉｃｅ、受信者Ｂｏｂ）が全く気づかない状態のままで、位相変調量を取り出されてしまう可能性がある。
図３は、光パルスの状態を示す図である。
図３において、３０１ａは、短光路を通って量子暗号受信装置１００から出力された光パルス、３０１ｂは、長光路を通って量子暗号受信装置１００から出力された光パルスである。すなわち、光パルス３０１ａ，３０１ｂは、量子暗号受信装置１００から出力された決まったパルスタイプ（例えば、２連パルス）である。また、図３において、３０２ａ，３０２ｂは、盗聴者により入射された光パルスである。
光パルス３０１ａ又は３０１ｂは、量子暗号送信装置２００において、通信者により秘密の情報が載せられて量子暗号送信装置２００を出力する。また、光パルス３０２ａ，３０２ｂは、量子暗号送信装置２００において、位相変調器１２０の位相変調を行うタイミング幅が物理的な制約からパルス幅よりも大きくなってしまう場合で、盗聴者が意図的に入射させた光パルス３０２ａ，３０２ｂがこの位相変調のタイミング幅の中に入っていれば、通信者により秘密の情報が載せられて量子暗号送信装置２００を出力する。盗聴者は、光パルス３０２ａ，３０２ｂから秘密の情報を読み出す。秘密の情報が読み出された残りの光子（光パルス３０１ａ，３０１ｂ）は、量子暗号受信装置１００が受信すべき光子となる。
そこで、量子暗号送信装置２００における伝送路を通過する光信号をモニタ５００によりモニタし、モニタ５００によるモニタ情報に基づいて量子暗号送信装置２００における伝送路に、量子暗号受信装置１００から出力された決まったパルスタイプ（例えば、所定の時間間隔の２連パルス）で来ているか、また、一定期間に発生した光パルスよりも多い数の光パルスを入射していないかをインターフェース回路部２６０とコンピュータ２５０（盗聴検出部の一例である）により検出する。
これにより、通信者以外（盗聴者）からの情報の取り出しを防ぐことができる。例えば、入射パルス幅（例えば、５０ｐｓｅｃ）に対して、位相変調の電圧印加幅が物理的制約で大きいような現実的場合（例えば、数〜数百ｎｓｅｃ）や、電圧印加幅とパルス幅が同じ理想的な場合でも、ともに、通信者以外（盗聴者）からの情報の取り出しを防ぐことができる。
【００２０】
ここで、図１において、モニタ５００は、アッテネータ１１０と位相変調器１２０との間に設置されているが、盗聴者が光（光パルス）を入射し、光（光パルス）を取り出すまでの経路（光路）上であれば、どこに設置されてもよい。例えば、量子暗号送信装置２００内の光路上、又は量子暗号通信路１上であってもよい。
【００２１】
実施の形態２．
図４は、実施の形態２を示す構成図である。
図４において、６００は、狭帯域フィルタ（光フィルタ部の一例である）である。本実施の形態では、１対の量子暗号受信装置１００と量子暗号送信装置２００との間で、例えば、インターフェース回路部１６０，２６０間で同期をとっているため、図６に示したカプラ２０と光子検出器２１とを省略している。その他の構成は図６と同様である。
【００２２】
また、動作は、実施の形態１と同様である。
ここで、本来、所定の周波数の光信号、または、所定の周波数の光信号と所定の周波数とはかけ離れた周波数の光信号を用いて光信号伝送を行なっている場合には、アッテネータ１１０により光子の数を減衰させることにより、量子暗号受信装置１００に光子が届く前に、他者（盗聴者）が光子を取り出すことにより位相変調量を取り出す（盗聴する）と量子暗号受信装置１００が受信すべき光子が存在しなくなり、盗聴者が存在することが判明してしまうことになる。また、所定の周波数とはかけ離れた周波数の光信号には、必要な情報が乗っていないため、他者（盗聴者）が光子を取り出すことにより位相変調量を取り出しても（盗聴しても）意味がない。
しかしながら、量子暗号送信装置２００におけるファラディーミラー１３０で反射される前の入力部に所定の周波数とはかけ離れたとはいえない周波数の異なる光（光パルス）を入射させることにより、通信者の光子に載せている秘密の情報（ここでは例えば位相変調量）を読み出すシステム攻撃法（盗聴）が可能である。これにより、上記のような悪意の第三者（盗聴者）によって周波数の異なる光パルスを入射されて、通信者（例えば送信者Ａｌｉｃｅ、受信者Ｂｏｂ）が全く気づかない状態のままで、位相変調量を取り出されてしまう可能性がある。
そこで、量子暗号送信装置２００の入力部に、広いブロック周波数を持つ狭帯域フィルタ６００を設置し、所定の周波数域以外の周波数を有する光信号の通過を遮断する。
これにより、通信者以外（盗聴者）からの情報の取り出しを防ぐことができる。
【００２３】
また、本実施の形態２は、実施の形態１と共に実施してもよい。モニタ５００によりモニタできないような周波数の光を用いられた場合、または、インターフェース回路部２６０とコンピュータ２５０により検出する検出できないような周波数の光を用いられた場合にも、上記と同様に、通信者以外（盗聴者）からの情報の取り出しを防ぐことができる。
【００２４】
実施の形態３．
図５は、実施の形態３を示す構成図である。
図５において、７００は、光量チェック部（光源光チェック部の一例である）である。本実施の形態では、１対の量子暗号受信装置１００と量子暗号送信装置２００との間で、例えば、インターフェース回路部１６０，２６０間で同期をとっているため、図６に示したカプラ２０と光子検出器２１とを省略している。その他の構成は図６と同様である。
【００２５】
また、動作は、実施の形態１と同様である。
ここで、本来、送信者（Ａｌｉｃｅ）である量子暗号送信装置２００側から情報がのった光パルスが量子暗号通信路１を通って受信者（Ｂｏｂ）である量子暗号受信装置１００側へ送信されるとき、アッテネータ１１０により光子の数を減衰させることにより、量子暗号受信装置１００に光子が届く前に、他者（盗聴者）が光子を取り出すことにより位相変調量を取り出す（盗聴する）と量子暗号受信装置１００が受信すべき光子が存在しなくなり、盗聴者が存在することが判明してしまうことになる。
しかしながら、量子暗号受信装置１００における光子発生器２により発生する光信号である光子の量が光子発生器２の不完全さ（ゆらぎ）から所定の強度より多く発生してしまうことがあると、アッテネータ１１０により光子の数を減衰しきれず、通信者が複数の光子に秘密の情報（ここでは例えば位相変調量）をのせてしまい、これらの情報を読み出される（盗聴される）場合が考えられる。
これにより、悪意の第三者（盗聴者）によって、通信者（例えば送信者Ａｌｉｃｅ、受信者Ｂｏｂ）が全く気づかない状態のままで、位相変調量を取り出されてしまう可能性がある。
そこで、量子暗号受信装置１００における光子発生器２の出力側に、光量チェック部７００を設置し、所定の光子数以外の光子が発生されていないか監視する。
例えば、レーザー（光子発生器２）を有する通信者（例えばＢｏｂ）の側で、レーザーから光子を発した直後で出力を定期的にモニタし、光子をシステム的に多めに出さないようにチェックする。
これにより、通信者以外（盗聴者）からの情報の取り出しを防ぐことができる。
また、システムとして、情報が付加されて通信路（伝送路）を伝送される場合の光強度を十分小さく（パルス当り光子１個、または、０．１個レベル）設定するが、レーザーの不安定性さから、光強度が大きくなってしまい安全性が保証できない状況にあるといった状況を解消することができる。
【００２６】
また、本実施の形態３は、実施の形態１と共に実施してもよい。これにより、光の強度をモニタするにおいて、強度の大きい光信号をモニタした場合に、光子発生器２により発生された光信号ではなく、通信路（伝送路）途中での光信号の入射（侵入）などかどうかを区別、判断することができる。
【００２７】
また、本実施の形態３は、実施の形態１と実施の形態２と共に実施してもよい。これにより、より、確実に通信者以外（盗聴者）からの情報の取り出しを防ぐことができる。
【００２８】
以上のように、量子暗号における量子暗号方式及び装置は、外部から入射してくる光パルスをモニタする処理手段を備えたことを特徴とする。
【００２９】
また、量子暗号における量子暗号方式及び装置は、外部から入射してくる光パルスの入力部に決まった波長帯の光のみを通すような波長フィルタ処理手段を備えたことを特徴とする。
【００３０】
また、量子暗号における量子暗号方式及び装置は、光発振部で発振した光の強度を定期的にモニタして多く発振してしまうことを防ぐ処理手段を備えたことを特徴とする。
【００３１】
また、量子暗号における量子暗号方式及び装置は、上記外部から入射してくる光パルスをモニタする処理手段と決まった波長帯の光のみを通すような波長フィルタ処理手段とを同時に有することを特徴とする。
【００３２】
また、量子暗号における量子暗号方式及び装置は、上記外部から入射してくる光パルスをモニタする処理手段と光発振部で発振した光の強度を定期的にモニタして多く発振してしまうことを防ぐ処理手段とを同時に有することを特徴とする。
【００３３】
また、量子暗号における量子暗号方式及び装置は、上記外部から入射してくる光パルスをモニタする処理手段と決まった波長帯の光のみを通すような波長フィルタ処理手段と光発振部で発振した光の強度を定期的にモニタして多く発振してしまうことを防ぐ処理手段とを同時に有することを特徴とする。
【００３４】
また、量子暗号における量子暗号方式及び装置は、上記決まった波長帯の光のみを通すような波長フィルタ処理手段と光発振部で発振した光の強度を定期的にモニタして多く発振してしまうことを防ぐ処理手段とを同時に有することを特徴とする。
【００３５】
以上のように、鏡などを使ったパッシブな通信者が存在する量子暗号においては、パッシブな通信者の内部に入射光モニタ部、波長フィルタ部を追加し、また、光発生装置を所有する通信者の内部に光発生装置後の光量モニタ部を追加することで、悪意の第三者（盗聴者）によって強い光パルスを入射されて、通信者（例えば送信者Ａｌｉｃｅ、受信者Ｂｏｂ）が気づかないままで、位相変調量を取り出せないようにすることができる。この結果、実システムの安全性が保証できるという効果がある。
【００３６】
また、上記実施の形態１，２，３は、量子暗号システムに限られるわけではなく、情報を伝送する光信号伝送システムにおいて、悪意の第三者（盗聴者）による盗聴の防止、すなわち確実に安全性を保障することができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明により、量子暗号システムにおいて、悪意の第三者（盗聴者）による位相変調量の不正読み取り（盗聴）の防止、すなわち確実に安全性を保障することができるという効果がある。
また、この発明は、情報を伝送する光信号伝送システムにおいて、悪意の第三者（盗聴者）による盗聴の防止、すなわち確実に安全性を保障することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１を示す構成図である。
【図２】 光パルスの状態を示す図である。
【図３】 光パルスの状態を示す図である。
【図４】 実施の形態２を示す構成図である。
【図５】 実施の形態３を示す構成図である。
【図６】 従来技術を示した図である。
【符号の説明】
１ 量子暗号通信路、２ 光子発生器、３，４，２１ 光子検出器、５，２０カプラ、６ サーキュレータ、７，１２０ 位相変調器、８ 光ファイバ、９０ 偏光ビームスプリッタ、１００ 量子暗号受信装置、１１０ アッテネータ、１３０ ファラディーミラー、１４０ 偏光コントローラ、２００ 量子暗号送信装置、２０１ａ，２０１ｂ，２０２ａ，２０２ｂ，３０１ａ，３０１ｂ，３０２ａ，３０２ｂ 光パルス、５００ モニタ、６００ 狭帯域フィルタ、７００ 光量チェック部、１６０，２６０ インターフェース回路部、１５０，２５０ コンピュータ。
【発明の属する技術分野】
この発明は、量子暗号における位相変調量取り出し防止方法及び手段に関するものである。
また、この発明は、量子暗号を生成する光信号伝送システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、従来技術を示した図である。
従来技術として、例えば、文献（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ３４，（２２），ｐｐ２１１６−２１１７，１９９８“Ａｕｔｏｍａｔｅｄ ｐｌｕｇ＆ｐｌａｙ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｋｅｙ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）に示された従来の鏡などを使ったパッシブ（Ｐａｓｓｉｖｅ）な通信者が存在する量子暗号における構成である。
図６において量子暗号を生成する光信号伝送システムは、１対の量子暗号受信装置１００と量子暗号送信装置２００とこれらをつなぐ量子暗号通信路１とこれらを制御するインターフェース回路部１６０，２６０とコンピュータ１５０，２５０から構成される。量子暗号通信路１は具体的には通信用光ファイバを用いた光路である。
量子暗号受信装置１００では、光子発生器２から光子が発生し、サーキュレータ６を通りカプラ５に導かれる。カプラ５に到達した光パルスは２つの光路を伝送することになる。
１つは偏光ビームスプリッタ９０に直接至る「短光路」であり、もう１つは、位相変調器７、光ファイバ８を通り偏光ビームスプリッタ９０に至る「長光路」である。こうして、パルスが２つに分岐されて時間差のある偏波面の異なる２連パルスとなって量子暗号通信路１を送信される。
いずれの光路を通過した光パルスも量子暗号通信路１を通り、量子暗号送信装置２００に送られる。量子暗号送信装置２００に到達した光子は、アッテネータ１１０、位相変調器１２０、ファラディーミラー１３０を順に通過する。ファラディーミラー１３０に到達した光子は反射されてもときた経路を戻るのだが、その際その偏波面を９０度回転させられる。
往路において長光路を通った光子は位相変調器１２０において位相変調を受ける。
再び量子暗号通信路１を通って量子暗号受信装置１００に戻った光子は偏光ビームスプリッタ９０において２つの光路に分離される。ここで、２連光パルスは偏波面が異なっているため、往路において長光路を通った光パルスは復路では短光路を通り、往路において短光路を通った光パルスは復路では長光路を通ることになる。
つまり、鍵配送に用いられる光子は、往路と復路とで異なる光路を通過した光子である。
復路において長光路を通過する光子は位相変調器７において位相変調を受ける。往路に長光路、復路に短光路を選択した光子と往路に短光路、復路に長光路を選択した光子は同時にカプラ５に戻り、位相変調器７及び位相変調器１２０で受けた位相変調量の差に応じて干渉を起こすことになる。
干渉の結果、帰還した光子は光子検出器３と光子検出器４のどちらかで選択的に検出される。量子力学的な性質により２つの光子検出器において同時に検出されることはない。
なお、光子検出器４において検出されるべき光子は、サーキュレータ６により光子発生器２に導かれることなく光子検出器４に到達する。
ここで、量子暗号受信装置１００と量子暗号送信装置２００との間で量子暗号を共有するためには、１対の量子暗号受信装置１００と量子暗号送信装置２００との間で同期がとれている必要があるため、量子暗号受信装置１００では、光子発生器２から光信号である光子の同期タイミングを検出し、量子暗号送信装置２００では、カプラ２０を介し光子検出器２１から光信号である光子の同期タイミングを検出している。
【０００３】
位相変調方式量子暗号は、光ファイバなどを使用した光学系で、前述のような２種類の同じ長さの光路を通ってきて位相のみが異なる光子の干渉を利用して物理的に系を構成している。通常の位相変調方式量子暗号における変調は、量子暗号受信装置１００と量子暗号送信装置２００との２者間で各々１つずつ位相変調器７，１２０を配し、希望の位相をかけて動作させる。
この同じ長さ光路で位相が、１つは位相変調器１２０でかけられた位相Φａ、もう１つは位相変調器７でかけられた位相Φｂとすると、その差Φａ−Φｂの値にしたがって光の干渉がおきる。位相変調方式量子暗号はこの干渉を利用している。
ここで、実際、同じ長さの２種類の光路を作り安定した干渉系を組むことは難しいため、上記に説明したような、ファラディーミラー１３０のような鏡などを使ったパッシブな通信者が存在する光学系を用いて量子暗号を構成し、安定した量子暗号システムの構築方法が多く用いられている。
鏡などを使ったパッシブな通信者が存在する光学系を用いた位相変調方式量子暗号における光パルスの流れを、改めて、１つの例である図６に示された構成を使って具体的に説明すると次の通りである。
【０００４】
図６を用いて説明する。
光子発生器２（レーザー）からある繰り返し周波数で光子が発進され、それが受信者（ここではＢｏｂ）である量子暗号受信装置１００の光ファイバや光カプラであるカプラ５などの光学系などを通って時間差のある光パルスに変換され、２者間の通信路（例えば既設の光ファイバ）である量子暗号通信路１に到達する。
この後、送信者（ここではＡｌｉｃｅ）である量子暗号送信装置２００の光学系に光パルスが入る。光パルスのうち片方のみ（実際は２連パルスの内、後の光パルス）に対して、鏡であるファラディーミラー１３０に反射される前または後に、情報が付加（例えば位相変調器１２０により位相変調）され、他方（実際は２連パルスの内、先の光パルス）には何も情報はのせられない。
２種の光パルスは、鏡で反射された後、送信者（ここではＡｌｉｃｅ）である量子暗号送信装置２００の光学系から出力され、２者の通信路上を通って、受信者側（ここではＢｏｂ）である量子暗号受信装置１００の光学系に時間差のある２つの光パルスとして入っていく。
ここで、先程情報が載せられてない方のパルスのみに受信者（ここではＢｏｂ）である量子暗号受信装置１００の情報が付加（位相変調器７による位相変調で付加）される。
そして、この結果、２種の同じ光路長の異なる位相変調された光の干渉結果により量子暗号が実現される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の鏡（ファラディーミラー１３０）などを使ったパッシブな通信者が存在する量子暗号においては、量子暗号通信路１又は鏡などで反射される前の入力部に第三者が強い光（光パルス）を入射させ、反射された光を取り出すことにより、通信者の光子に載せている秘密の情報（ここでは例えば位相変調量）を読み出すシステム攻撃法（盗聴）が可能である。
このため、最初に盗聴者がいない状態で量子暗号のシステムの設定を行って、送信者が情報をのせた光パルスが通信路を流れる時に秘匿性が保たれるような光強度となるよう設定してシステム運用しても、上記のような悪意の第三者（盗聴者）によって強い光パルスを入射されて、通信者（例えば送信者Ａｌｉｃｅ、受信者Ｂｏｂ）が全く気づかない状態のままで、位相変調量を取り出されてしまう可能性があるという問題点があった。このため鏡などを使ったパッシブな通信者が存在する量子暗号においては、システムの安全性が保証できないという問題点があった。
【０００６】
この発明は、量子暗号システムにおいて、悪意の第三者（盗聴者）による位相変調量の不正読み取り（盗聴）の防止、すなわち確実に安全性を保障することを目的とする。
【０００７】
また、この発明は、情報を伝送する光信号伝送システムにおいて、悪意の第三者（盗聴者）による盗聴の防止、すなわち確実に安全性を保障することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の光信号伝送装置は、
伝送路を通過する光信号をモニタする光モニタ部と、
上記光モニタ部によりモニタされた光信号に基づいて、所定の基準により上記光信号の盗聴の有無を検出する盗聴検出部と
を備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の光信号伝送装置は、
伝送路を通過する光信号の位相を位相変調する位相変調方式を用いて量子暗号を生成する光信号伝送装置において、
上記伝送路を通過する光信号の内、所定の周波数域以外の周波数を有する光信号の通過を遮断する光フィルタ部を備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の光信号伝送装置は、
伝送路を通過する光信号の位相を位相変調する位相変調方式を用いて量子暗号を生成する光信号伝送装置において、
上記伝送路を通過する光信号を発生する光信号発生部と、
上記光信号発生部により発生された光信号を所定の基準により監視する光源光チェック部と
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、上記光信号伝送装置は、所定の強度の光信号を入力し、
上記光モニタ部は、上記所定の強度の光信号をモニタし、
上記盗聴検出部は、上記光モニタ部によりモニタされた上記光信号の強度を基準に上記光信号の盗聴の有無を検出することを特徴とする。
【００１２】
また、上記光信号伝送装置は、所定の周期の光信号を入力し、
上記光モニタ部は、上記所定の周期の光信号をモニタし、
上記盗聴検出部は、上記光モニタ部によりモニタされた上記光信号の周期を基準に上記光信号の盗聴の有無を検出することを特徴とする。
【００１３】
また、上記盗聴検出部は、上記光モニタ部によりモニタされた上記光信号の一定期間内のパルスの数を基準に上記光信号の盗聴の有無を検出することを特徴とする。
【００１４】
本発明の光信号伝送システムは、
伝送路を通過する光信号をモニタする光モニタ部と、
上記光モニタ部によりモニタされた光信号に基づいて、所定の基準により上記光信号の盗聴の有無を検出する盗聴検出部と
を有する第１の光信号伝送装置と、
上記伝送路を通過する光信号を発生する光信号発生部と、
上記光信号発生部により発生された光信号を所定の基準により監視する光源光チェック部と
を有する第２の光信号伝送装置と
を備えたことを特徴とする。
【００１５】
本発明の光信号伝送システムは、
伝送路を通過する光信号をモニタする光モニタ部と、
上記光モニタ部によりモニタされた光信号に基づいて、所定の基準により上記光信号の盗聴の有無を検出する盗聴検出部と、
上記伝送路を通過する光信号の内、上記盗聴検出部により検出できない上記所定の周波数域以外の周波数を有する光信号の通過を遮断する光フィルタ部と
を有する第１の光信号伝送装置と、
上記伝送路を通過する光信号を発生する光信号発生部と、
上記光信号発生部により発生された光信号を所定の基準により監視する光源光チェック部と
を有する第２の光信号伝送装置と
を備えたことを特徴とする。
【００１６】
本発明の光信号伝送方法は、
伝送路を通過する光信号をモニタする光モニタ工程と、
上記光モニタ工程によりモニタされた光信号に基づいて、所定の基準により上記光信号の盗聴の有無を検出する盗聴検出工程と
を備えたことを特徴とする。
【００１７】
本発明の光信号伝送方法は、
伝送路を通過する光信号をモニタする光モニタ工程と、
上記光モニタ工程によりモニタされた光信号に基づいて、所定の基準により上記光信号の盗聴の有無を検出する盗聴検出工程と、
上記伝送路を通過する光信号の内、上記盗聴検出工程により検出できない上記所定の周波数域以外の周波数を有する光信号の通過を遮断する光フィルタ工程と、
上記伝送路を通過する光信号を発生する光信号発生工程と、
上記光信号発生工程により発生された光信号を所定の基準により監視する光源光チェック工程と
を備えたことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１を示す構成図である。
図１において、５００は、モニタ（光モニタ部の一例である）である。本実施の形態では、１対の量子暗号受信装置１００と量子暗号送信装置２００との間で、例えば、インターフェース回路部１６０，２６０間で同期をとっているため、図６に示したカプラ２０と光子検出器２１とを省略している。その他の構成は図６と同様である。
【００１９】
量子暗号受信装置１００（光信号伝送装置の一例であり、また、第２の光信号伝送装置の一例である）では、光子発生器２（光信号発生部の一例である）から光子が発生し、伝送路を通過してサーキュレータ６を通りカプラ５に導かれる。カプラ５に到達した光パルスは２つの光路を伝送することになる。
１つは偏光ビームスプリッタ９０に直接至る「短光路」（伝送路の一例である）であり、もう１つは、位相変調器７、光ファイバ８を通り偏光ビームスプリッタ９０に至る「長光路」（伝送路の一例である）である。偏光コントローラ１４０は、光パルスの偏波面を調整する。
いずれの光路を選択した光パルスも量子暗号通信路１を通り、量子暗号送信装置２００（光信号伝送装置の一例であり、また、第１の光信号伝送装置の一例である）に送られる。量子暗号送信装置２００に到達した光子は、アッテネータ１１０、位相変調器１２０（位相変調部の一例である）、ファラディーミラー１３０を順に伝送路を通過する。ファラディーミラー１３０に到達した光子は反射されてもときた経路を戻るのだが、その際その偏波面を９０度回転させられる。
往路において長光路を通った光子は位相変調器１２０において位相変調を受ける。
再び量子暗号通信路１を通って量子暗号受信装置１００に戻った光子は偏光ビームスプリッタ９０において偏波面の方向により２つの光路に分離される。ここで、２連光パルスは偏波面が異なっているため、往路において長光路を通った光パルスは復路では短光路を通り、往路において短光路を通った光パルスは復路では長光路を通ることになる。
つまり、鍵配送に用いられる光子は、往路と復路とで異なる光路を通過した光子である。
復路において長光路を通過する光子は位相変調器７において位相変調を受ける。往路に長光路、復路に短光路を選択した光子と往路に短光路、復路に長光路を選択した光子は同時にカプラ５に戻り、位相変調器７及び位相変調器１２０で受けた位相変調量の差に応じて干渉を起こすことになる。
干渉の結果、帰還した光子は光子検出器３と光子検出器４のどちらかで選択的に検出される。量子力学的な性質により２つの光子検出器において同時に検出されることはない。
なお、光子検出器４において検出されるべき光子は、サーキュレータ６により光子発生器２に導かれることなく光子検出器４に到達する。
ここで、本来、アッテネータ１１０により光子の数を減衰させ、単一光子の状態あるいはそれに準じた微弱光にすることにより、量子暗号受信装置１００に光子が届く前に、他者（盗聴者）が光子を取り出すことにより位相変調量を取り出す（盗聴する）と量子暗号受信装置１００が受信すべき光子が存在しなくなり、盗聴者が存在することが判明してしまうことになる。また、光子を取り出し再送しようとしても、未知の量子状態を観測して全く同じものを再生、再送することができないという物理の基本原理を量子暗号は利用している。このため、盗聴者が存在することが判明してしまう。
しかしながら、量子暗号通信路１又は量子暗号送信装置２００におけるファラディーミラー１３０で反射される前の入力部に強い光（光パルス）を入射させ、反射された光を取り出すことにより、通信者の光子に載せている秘密の情報（ここでは例えば位相変調量）を読み出すシステム攻撃法（盗聴）が可能である。
図２は、光パルスの状態を示す図である。
図２において、２０１ａは、短光路を通って量子暗号受信装置１００から出力された光パルス、２０１ｂは、長光路を通って量子暗号受信装置１００から出力された光パルスである。また、図２において、２０２ａは、短光路を通った光パルスとタイミング同期して盗聴者が強い光（光パルス）を入射させた後の光パルス、２０２ｂは、長光路を通った光パルスとタイミング同期して盗聴者が強い光（光パルス）を入射させた後の光パルスである。
光パルス２０２ａ又は２０２ｂは、量子暗号送信装置２００において、通信者により秘密の情報が載せられて量子暗号送信装置２００を出力する。盗聴者は、光パルス２０２ａ又は２０２ｂから秘密の情報を読み出す。秘密の情報が読み出された残りの光子（光パルス）は、量子暗号受信装置１００が受信すべき光子となる。
これにより、上記のような悪意の第三者（盗聴者）によって強い光パルスを入射されて、通信者（例えば送信者Ａｌｉｃｅ、受信者Ｂｏｂ）が全く気づかない状態のままで、位相変調量を取り出されてしまう可能性がある。
そこで、量子暗号送信装置２００における伝送路を通過する光信号をモニタ５００によりモニタし、モニタ５００によるモニタ情報に基づいて量子暗号送信装置２００における伝送路に、一定の強度の光パルスが来ているか、また、予定以上の強い（強度の大きい）光（光パルス）を入射していないかをインターフェース回路部２６０とコンピュータ２５０（盗聴検出部の一例である）により検出する。
また、量子暗号送信装置２００におけるファラディーミラー１３０で反射される前の入力部に光子発生器２により一定期間に発生した光パルスよりも多い光パルスを入射させることにより、例えば、位相変調器１２０の位相変調タイミングが物理的な制約からパルス幅よりも大きいような現実的な場合、位相変調作動の時間内に別のパルスが位相変調器１２０を通過してしまえば、通信者の光子に載せている秘密の情報（ここでは例えば位相変調量）を読み出すシステム攻撃法（盗聴）が可能である。これにより、上記のような悪意の第三者（盗聴者）によって光パルスを入射されて、通信者（例えば送信者Ａｌｉｃｅ、受信者Ｂｏｂ）が全く気づかない状態のままで、位相変調量を取り出されてしまう可能性がある。
図３は、光パルスの状態を示す図である。
図３において、３０１ａは、短光路を通って量子暗号受信装置１００から出力された光パルス、３０１ｂは、長光路を通って量子暗号受信装置１００から出力された光パルスである。すなわち、光パルス３０１ａ，３０１ｂは、量子暗号受信装置１００から出力された決まったパルスタイプ（例えば、２連パルス）である。また、図３において、３０２ａ，３０２ｂは、盗聴者により入射された光パルスである。
光パルス３０１ａ又は３０１ｂは、量子暗号送信装置２００において、通信者により秘密の情報が載せられて量子暗号送信装置２００を出力する。また、光パルス３０２ａ，３０２ｂは、量子暗号送信装置２００において、位相変調器１２０の位相変調を行うタイミング幅が物理的な制約からパルス幅よりも大きくなってしまう場合で、盗聴者が意図的に入射させた光パルス３０２ａ，３０２ｂがこの位相変調のタイミング幅の中に入っていれば、通信者により秘密の情報が載せられて量子暗号送信装置２００を出力する。盗聴者は、光パルス３０２ａ，３０２ｂから秘密の情報を読み出す。秘密の情報が読み出された残りの光子（光パルス３０１ａ，３０１ｂ）は、量子暗号受信装置１００が受信すべき光子となる。
そこで、量子暗号送信装置２００における伝送路を通過する光信号をモニタ５００によりモニタし、モニタ５００によるモニタ情報に基づいて量子暗号送信装置２００における伝送路に、量子暗号受信装置１００から出力された決まったパルスタイプ（例えば、所定の時間間隔の２連パルス）で来ているか、また、一定期間に発生した光パルスよりも多い数の光パルスを入射していないかをインターフェース回路部２６０とコンピュータ２５０（盗聴検出部の一例である）により検出する。
これにより、通信者以外（盗聴者）からの情報の取り出しを防ぐことができる。例えば、入射パルス幅（例えば、５０ｐｓｅｃ）に対して、位相変調の電圧印加幅が物理的制約で大きいような現実的場合（例えば、数〜数百ｎｓｅｃ）や、電圧印加幅とパルス幅が同じ理想的な場合でも、ともに、通信者以外（盗聴者）からの情報の取り出しを防ぐことができる。
【００２０】
ここで、図１において、モニタ５００は、アッテネータ１１０と位相変調器１２０との間に設置されているが、盗聴者が光（光パルス）を入射し、光（光パルス）を取り出すまでの経路（光路）上であれば、どこに設置されてもよい。例えば、量子暗号送信装置２００内の光路上、又は量子暗号通信路１上であってもよい。
【００２１】
実施の形態２．
図４は、実施の形態２を示す構成図である。
図４において、６００は、狭帯域フィルタ（光フィルタ部の一例である）である。本実施の形態では、１対の量子暗号受信装置１００と量子暗号送信装置２００との間で、例えば、インターフェース回路部１６０，２６０間で同期をとっているため、図６に示したカプラ２０と光子検出器２１とを省略している。その他の構成は図６と同様である。
【００２２】
また、動作は、実施の形態１と同様である。
ここで、本来、所定の周波数の光信号、または、所定の周波数の光信号と所定の周波数とはかけ離れた周波数の光信号を用いて光信号伝送を行なっている場合には、アッテネータ１１０により光子の数を減衰させることにより、量子暗号受信装置１００に光子が届く前に、他者（盗聴者）が光子を取り出すことにより位相変調量を取り出す（盗聴する）と量子暗号受信装置１００が受信すべき光子が存在しなくなり、盗聴者が存在することが判明してしまうことになる。また、所定の周波数とはかけ離れた周波数の光信号には、必要な情報が乗っていないため、他者（盗聴者）が光子を取り出すことにより位相変調量を取り出しても（盗聴しても）意味がない。
しかしながら、量子暗号送信装置２００におけるファラディーミラー１３０で反射される前の入力部に所定の周波数とはかけ離れたとはいえない周波数の異なる光（光パルス）を入射させることにより、通信者の光子に載せている秘密の情報（ここでは例えば位相変調量）を読み出すシステム攻撃法（盗聴）が可能である。これにより、上記のような悪意の第三者（盗聴者）によって周波数の異なる光パルスを入射されて、通信者（例えば送信者Ａｌｉｃｅ、受信者Ｂｏｂ）が全く気づかない状態のままで、位相変調量を取り出されてしまう可能性がある。
そこで、量子暗号送信装置２００の入力部に、広いブロック周波数を持つ狭帯域フィルタ６００を設置し、所定の周波数域以外の周波数を有する光信号の通過を遮断する。
これにより、通信者以外（盗聴者）からの情報の取り出しを防ぐことができる。
【００２３】
また、本実施の形態２は、実施の形態１と共に実施してもよい。モニタ５００によりモニタできないような周波数の光を用いられた場合、または、インターフェース回路部２６０とコンピュータ２５０により検出する検出できないような周波数の光を用いられた場合にも、上記と同様に、通信者以外（盗聴者）からの情報の取り出しを防ぐことができる。
【００２４】
実施の形態３．
図５は、実施の形態３を示す構成図である。
図５において、７００は、光量チェック部（光源光チェック部の一例である）である。本実施の形態では、１対の量子暗号受信装置１００と量子暗号送信装置２００との間で、例えば、インターフェース回路部１６０，２６０間で同期をとっているため、図６に示したカプラ２０と光子検出器２１とを省略している。その他の構成は図６と同様である。
【００２５】
また、動作は、実施の形態１と同様である。
ここで、本来、送信者（Ａｌｉｃｅ）である量子暗号送信装置２００側から情報がのった光パルスが量子暗号通信路１を通って受信者（Ｂｏｂ）である量子暗号受信装置１００側へ送信されるとき、アッテネータ１１０により光子の数を減衰させることにより、量子暗号受信装置１００に光子が届く前に、他者（盗聴者）が光子を取り出すことにより位相変調量を取り出す（盗聴する）と量子暗号受信装置１００が受信すべき光子が存在しなくなり、盗聴者が存在することが判明してしまうことになる。
しかしながら、量子暗号受信装置１００における光子発生器２により発生する光信号である光子の量が光子発生器２の不完全さ（ゆらぎ）から所定の強度より多く発生してしまうことがあると、アッテネータ１１０により光子の数を減衰しきれず、通信者が複数の光子に秘密の情報（ここでは例えば位相変調量）をのせてしまい、これらの情報を読み出される（盗聴される）場合が考えられる。
これにより、悪意の第三者（盗聴者）によって、通信者（例えば送信者Ａｌｉｃｅ、受信者Ｂｏｂ）が全く気づかない状態のままで、位相変調量を取り出されてしまう可能性がある。
そこで、量子暗号受信装置１００における光子発生器２の出力側に、光量チェック部７００を設置し、所定の光子数以外の光子が発生されていないか監視する。
例えば、レーザー（光子発生器２）を有する通信者（例えばＢｏｂ）の側で、レーザーから光子を発した直後で出力を定期的にモニタし、光子をシステム的に多めに出さないようにチェックする。
これにより、通信者以外（盗聴者）からの情報の取り出しを防ぐことができる。
また、システムとして、情報が付加されて通信路（伝送路）を伝送される場合の光強度を十分小さく（パルス当り光子１個、または、０．１個レベル）設定するが、レーザーの不安定性さから、光強度が大きくなってしまい安全性が保証できない状況にあるといった状況を解消することができる。
【００２６】
また、本実施の形態３は、実施の形態１と共に実施してもよい。これにより、光の強度をモニタするにおいて、強度の大きい光信号をモニタした場合に、光子発生器２により発生された光信号ではなく、通信路（伝送路）途中での光信号の入射（侵入）などかどうかを区別、判断することができる。
【００２７】
また、本実施の形態３は、実施の形態１と実施の形態２と共に実施してもよい。これにより、より、確実に通信者以外（盗聴者）からの情報の取り出しを防ぐことができる。
【００２８】
以上のように、量子暗号における量子暗号方式及び装置は、外部から入射してくる光パルスをモニタする処理手段を備えたことを特徴とする。
【００２９】
また、量子暗号における量子暗号方式及び装置は、外部から入射してくる光パルスの入力部に決まった波長帯の光のみを通すような波長フィルタ処理手段を備えたことを特徴とする。
【００３０】
また、量子暗号における量子暗号方式及び装置は、光発振部で発振した光の強度を定期的にモニタして多く発振してしまうことを防ぐ処理手段を備えたことを特徴とする。
【００３１】
また、量子暗号における量子暗号方式及び装置は、上記外部から入射してくる光パルスをモニタする処理手段と決まった波長帯の光のみを通すような波長フィルタ処理手段とを同時に有することを特徴とする。
【００３２】
また、量子暗号における量子暗号方式及び装置は、上記外部から入射してくる光パルスをモニタする処理手段と光発振部で発振した光の強度を定期的にモニタして多く発振してしまうことを防ぐ処理手段とを同時に有することを特徴とする。
【００３３】
また、量子暗号における量子暗号方式及び装置は、上記外部から入射してくる光パルスをモニタする処理手段と決まった波長帯の光のみを通すような波長フィルタ処理手段と光発振部で発振した光の強度を定期的にモニタして多く発振してしまうことを防ぐ処理手段とを同時に有することを特徴とする。
【００３４】
また、量子暗号における量子暗号方式及び装置は、上記決まった波長帯の光のみを通すような波長フィルタ処理手段と光発振部で発振した光の強度を定期的にモニタして多く発振してしまうことを防ぐ処理手段とを同時に有することを特徴とする。
【００３５】
以上のように、鏡などを使ったパッシブな通信者が存在する量子暗号においては、パッシブな通信者の内部に入射光モニタ部、波長フィルタ部を追加し、また、光発生装置を所有する通信者の内部に光発生装置後の光量モニタ部を追加することで、悪意の第三者（盗聴者）によって強い光パルスを入射されて、通信者（例えば送信者Ａｌｉｃｅ、受信者Ｂｏｂ）が気づかないままで、位相変調量を取り出せないようにすることができる。この結果、実システムの安全性が保証できるという効果がある。
【００３６】
また、上記実施の形態１，２，３は、量子暗号システムに限られるわけではなく、情報を伝送する光信号伝送システムにおいて、悪意の第三者（盗聴者）による盗聴の防止、すなわち確実に安全性を保障することができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明により、量子暗号システムにおいて、悪意の第三者（盗聴者）による位相変調量の不正読み取り（盗聴）の防止、すなわち確実に安全性を保障することができるという効果がある。
また、この発明は、情報を伝送する光信号伝送システムにおいて、悪意の第三者（盗聴者）による盗聴の防止、すなわち確実に安全性を保障することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１を示す構成図である。
【図２】 光パルスの状態を示す図である。
【図３】 光パルスの状態を示す図である。
【図４】 実施の形態２を示す構成図である。
【図５】 実施の形態３を示す構成図である。
【図６】 従来技術を示した図である。
【符号の説明】
１ 量子暗号通信路、２ 光子発生器、３，４，２１ 光子検出器、５，２０カプラ、６ サーキュレータ、７，１２０ 位相変調器、８ 光ファイバ、９０ 偏光ビームスプリッタ、１００ 量子暗号受信装置、１１０ アッテネータ、１３０ ファラディーミラー、１４０ 偏光コントローラ、２００ 量子暗号送信装置、２０１ａ，２０１ｂ，２０２ａ，２０２ｂ，３０１ａ，３０１ｂ，３０２ａ，３０２ｂ 光パルス、５００ モニタ、６００ 狭帯域フィルタ、７００ 光量チェック部、１６０，２６０ インターフェース回路部、１５０，２５０ コンピュータ。
Claims (5)
- 量子暗号受信装置から出力されて伝送路を通過する光パルスの位相を位相変調する量子暗号送信装置において、
上記量子暗号受信装置から出力される光パルスは、所定のパルスタイプの光パルスであり、
上記量子暗号送信装置は、
上記伝送路を通過する光パルスのパルスタイプをモニタする光モニタ部と、
上記光モニタ部によりモニタされた上記光パルスのパルスタイプが、上記量子暗号受信装置から出力される所定のパルスタイプと一致するか否かを検出する検出部と
を備えたことを特徴とする量子暗号送信装置。 - 量子暗号受信装置から出力されて伝送路を通過する光パルスの位相を位相変調する量子暗号送信装置において、
上記量子暗号受信装置から出力される光パルスは、一定期間内において所定のパルス数の光パルスであり、
上記量子暗号送信装置は、
上記伝送路を通過する光パルスの一定期間内のパルス数をモニタする光モニタ部と、
上記光モニタ部によりモニタされた一定期間内のパルス数が、上記量子暗号受信装置が一定期間内に出力する所定のパルス数よりも多いか否かを検出する検出部と
を備えたことを特徴とする量子暗号送信装置。 - 量子暗号受信装置から出力されて伝送路を通過する光パルスの位相を位相変調する量子暗号送信装置において、
上記量子暗号受信装置から出力される光パルスは、所定のパルスタイプの光パルスであり、
上記量子暗号送信装置は、
上記伝送路を通過する光パルスのパルスタイプをモニタする光モニタ部と、
上記光モニタ部によりモニタされた上記光パルスのパルスタイプが、上記量子暗号受信装置から出力される所定のパルスタイプと一致するか否かを検出する検出部と、
上記伝送路を通過する光パルスの内、あらかじめ決められた周波数域と適合する周波数を有する光パルスを通過させ、あらかじめ決められた周波数域と適合しない周波数を有する光パルスの通過を遮断する光フィルタ部と
を有する量子暗号送信装置を備えたことを特徴とする量子暗号送信装置。 - 量子暗号受信装置から出力されて伝送路を通過する光パルスを位相変調する量子暗号送信装置の量子暗号送信方法において、
上記量子暗号受信装置から出力される光パルスは、所定のパルスタイプの光パルスであり、
上記量子暗号送信方法は、
上記伝送路を通過する光パルスのパルスタイプをモニタする光モニタ工程と、
上記光モニタ工程によりモニタされた上記光パルスのパルスタイプが、上記量子暗号受信装置から出力される所定のパルスタイプと一致するか否かを検出する検出工程と
を備えたことを特徴とする量子暗号送信方法。 - 量子暗号受信装置から出力されて伝送路を通過する光パルスを位相変調する量子暗号送信装置の量子暗号送信方法において、
上記量子暗号受信装置から出力される光パルスは、所定のパルスタイプの光パルスであり、
上記量子暗号送信方法は、
上記伝送路を通過する光パルスのパルスタイプをモニタする光モニタ工程と、
上記光モニタ工程によりモニタされた上記光パルスのパルスタイプが、上記量子暗号受信装置から出力される所定のパルスタイプと一致するか否かを検出する検出工程と、
上記伝送路を通過する光パルスの内、あらかじめ決められた周波数域と適合する周波数を有する光パルスを通過させ、あらかじめ決められた周波数と適合しない周波数を有する光パルスの通過を遮断する光フィルタ工程と
を備えたことを特徴とする量子暗号送信方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001225678A JP4026701B2 (ja) | 2001-07-26 | 2001-07-26 | 量子暗号送信装置及び量子暗号送信方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001225678A JP4026701B2 (ja) | 2001-07-26 | 2001-07-26 | 量子暗号送信装置及び量子暗号送信方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007158655A Division JP4728288B2 (ja) | 2007-06-15 | 2007-06-15 | 量子暗号受信装置及び量子暗号システム及び量子暗号送受信方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003037594A JP2003037594A (ja) | 2003-02-07 |
| JP4026701B2 true JP4026701B2 (ja) | 2007-12-26 |
Family
ID=19058631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001225678A Expired - Fee Related JP4026701B2 (ja) | 2001-07-26 | 2001-07-26 | 量子暗号送信装置及び量子暗号送信方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4026701B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1687921A4 (en) * | 2003-11-12 | 2008-03-12 | Magiq Technologies Inc | DETECTOR AUTOCALIBRATION IN QKD SYSTEMS |
| JP4304298B2 (ja) | 2004-02-13 | 2009-07-29 | 日本電気株式会社 | 通信システム及びその同期方法 |
| JP4748329B2 (ja) * | 2004-02-13 | 2011-08-17 | 日本電気株式会社 | 通信システム及びその同期方法 |
| JP4784202B2 (ja) * | 2004-09-02 | 2011-10-05 | 日本電気株式会社 | 多重化通信システムおよびそのクロストーク除去方法 |
| WO2006024939A2 (en) * | 2004-09-02 | 2006-03-09 | Id Quantique S.A. | Two non-orthogonal states quantum cryptography method and apparatus with intra-and inter-qubit interference for eavesdropper detection |
| JP2006166162A (ja) * | 2004-12-09 | 2006-06-22 | Nec Corp | パルス波形整形機能を有する通信システムおよび通信方法 |
| JP7503251B2 (ja) * | 2021-01-29 | 2024-06-20 | 日本電気株式会社 | 光子検出装置、受信装置、量子鍵配送システム及び量子信号の検出方法 |
-
2001
- 2001-07-26 JP JP2001225678A patent/JP4026701B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2003037594A (ja) | 2003-02-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2951408B2 (ja) | 量子暗合化システムおよび方法 | |
| US5675648A (en) | System and method for key distribution using quantum cryptography | |
| Gisin et al. | Trojan-horse attacks on quantum-key-distribution systems | |
| JP3756948B2 (ja) | 量子暗号を使用するキー配送システムおよび方法 | |
| US7227955B2 (en) | Single-photon watch dog detector for folded quantum key distribution system | |
| US20200389299A1 (en) | Quantum security systems | |
| EP0717896B1 (en) | System and method for key distribution using quantum cryptography | |
| US10014934B2 (en) | Apparatus and method for providing eavesdropping detection of an optical fiber communication | |
| Pljonkin | Vulnerability of the synchronization process in the quantum key distribution system | |
| GB2392063A (en) | Quantum cryptology which involves passing a received pulse pair through a polarization beam splitter and then two interferometers and detectors | |
| CN108075885A (zh) | 相位调制偏振编码的高速量子密钥分发系统 | |
| Garcia-Escartin et al. | Hidden probe attacks on ultralong fiber laser key distribution systems | |
| JP4026701B2 (ja) | 量子暗号送信装置及び量子暗号送信方法 | |
| JP4728288B2 (ja) | 量子暗号受信装置及び量子暗号システム及び量子暗号送受信方法 | |
| JP6214093B2 (ja) | 量子鍵配送装置 | |
| JP4746588B2 (ja) | 量子暗号通信装置及び量子暗号通信方法 | |
| JP4621116B2 (ja) | 量子秘密共有システム及び量子秘密鍵生成方法 | |
| EP1522166B1 (en) | Watch dog detector for qkd system | |
| US20130347112A1 (en) | Method for a fine optical line monitoring in communication lines through qkd systems | |
| Argyris et al. | Chaos Applications in Optical Communications | |
| Kim | Analyses of Quantum Cryptography with Chaos Modulation | |
| Dima et al. | Quantum Encrypted Data Transfers in GRID |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20040518 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040922 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20041019 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061128 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070117 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070417 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070615 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20070622 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070717 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070905 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20071002 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20071003 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101019 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4026701 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111019 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121019 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131019 Year of fee payment: 6 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |