JP4608412B2 - Quantum secret key distribution system and quantum secret key distribution method - Google Patents
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Description
本発明は、暗号通信に用いる秘密鍵配送技術に関し、特に、量子秘密鍵配送技術に関する。 The present invention relates to a secret key distribution technique used for cryptographic communication, and more particularly to a quantum secret key distribution technique.
近年、量子暗号システムを実現する方法として、さまざまな方法が提案されている。ここでは、差動位相シフト量子鍵配送と呼ばれる方式について説明する。 In recent years, various methods have been proposed as a method for realizing a quantum cryptography system. Here, a method called differential phase shift quantum key distribution will be described.
図1に、従来の差動位相シフト量子鍵配送システムの基本構成を示す。送信機(アリス)20は、コヒーレントパルス光源22からの一定間隔のコヒーレント光パルス列を、位相変調器24により0またはπでランダムに位相変調し、減衰器26で1パルス当り平均1光子未満となるように減衰して伝送路30に送出する。
FIG. 1 shows a basic configuration of a conventional differential phase shift quantum key distribution system. The transmitter (Alice) 20 phase-modulates a coherent optical pulse train from the coherent
受信機(ボブ)40は、受信パルス列のパルス間隔に等しい光路差を有する干渉計を用いて、連続する2つの光パルスの位相差を測定する。この干渉計は、受信パルス列をそれぞれ2分岐する光カップラ44aと、分岐した経路間に受信パルス列のパルス間隔に等しい時間遅延を与える遅延手段45と、分岐した経路からの光パルスを合波する2×2光カップラ44bとから構成されている。2×2光カップラ44bの出力には、光子検出器B1およびB2が備えられ、連続する2つの光パルスの位相差が0の場合には、光子検出器B1で光子が検出され、位相差がπの場合には、光子検出器B2で光子が検出される。
The receiver (Bob) 40 measures the phase difference between two successive optical pulses using an interferometer having an optical path difference equal to the pulse interval of the received pulse train. This interferometer combines an
以上のようなセットアップを用いて、アリスとボブは、次のようにして秘密鍵を共有することができる。アリスは、コヒーレントな光パルス列の各パルスを位相変調器24でランダムに0またはπに位相変調し、どのように変調したかを記録しておく。ボブは、光パルス列を受信し、光子が検出された時刻とどちらの光子検出器で検出されたかを記録する。そして、ボブは、光子を検出した時刻をアリスに通知する。
Using the above setup, Alice and Bob can share a secret key as follows. Alice randomly modulates each pulse of the coherent optical pulse train to 0 or π by the
ボブは、光子がどちらの光子検出器で検出されたかという情報から、光子が光子検出器B1で検出された場合には「0」、光子検出器B2で検出された場合には「1」として秘密鍵となるビットを作成する。一方、アリスは、ボブから通知された光子検出時刻に対応する光パルスを、自身の記録からどのように変調したかを知ることができる。したがって、光パルスの位相差が0になるように変調した場合には「0」、位相差がπになるように変調した場合には「1」とすると、アリスはボブと同一の秘密鍵ビットを作成することができる。 From the information on which photon detector has detected the photon, Bob sets “0” when the photon is detected by the photon detector B1 and “1” when the photon is detected by the photon detector B2. Create a bit to be a secret key. On the other hand, Alice can know how the optical pulse corresponding to the photon detection time notified from Bob is modulated from its own record. Therefore, if Alice is modulated so that the phase difference of the optical pulse becomes 0, and “1” when modulated so that the phase difference becomes π, Alice has the same secret key bit as Bob. Can be created.
以上のように、アリスとボブは、ボブの光子検出時刻を明かすのみで、ビットに関する情報(どちらの光子検出器で検出されたかやどのように変調したか)を明かすことなく、秘密鍵を共有することができる。 As described above, Alice and Bob share the secret key without revealing information about the bit (which photon detector was detected or how it was modulated) by only revealing Bob's photon detection time. can do.
従来の量子暗号システムでは、2者(アリスとボブ)間での秘密鍵の配送を対象にしている。3者以上の間での同一の秘密鍵の配送には、2者間での秘密鍵の配送をそれぞれのペアに適用しなければならず、手間と時間がかかるという問題があった。そこで、3者以上の間で同一の秘密鍵を一度に配送することができれば便利である。 The conventional quantum cryptography system targets the distribution of a secret key between two parties (Alice and Bob). In the delivery of the same secret key between three or more parties, the delivery of the secret key between the two parties must be applied to each pair, and there is a problem that it takes time and effort. Therefore, it is convenient if the same secret key can be delivered at one time among three or more parties.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、3者以上の間で秘密鍵を簡便に配送することのできる量子秘密鍵配送システムおよび量子秘密鍵配送方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a quantum secret key distribution system and a quantum secret key distribution method capable of easily distributing a secret key among three or more parties. Is to provide.
本発明は、このような目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、量子秘密鍵配送システムであって、光パルスを差動位相シフト変調して送出する送信機と、前記送信機から送出された光パルスを分岐する分岐手段と、前記分岐手段により分岐された光パルスの一方を受信して変調位相を検出し、その検出に成功した時刻情報を提供する第1の受信機と、前記分岐手段により分岐された光パルスの他方を受信して変調位相を検出し、その検出に成功した時刻情報を提供する第2の受信機とを備え、前記第1および第2の受信機から提供された時刻情報のうち、前記送信機から送出された各光パルスについて、前記第1および第2の受信機が共に検出に成功した時刻情報を共通時刻情報として抽出し、前記共通時刻情報の各時刻における変調位相に基づいて、前記送信機、前記第1の受信機および前記第2の受信機のそれぞれが同一の秘密鍵データを生成することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a quantum secret key distribution system according to
また、請求項2に記載の発明は、量子秘密鍵配送システムであって、光パルスを差動位相シフト変調して送出する送信機と、前記送信機から送出された光パルスをn分岐する分岐手段と、前記分岐手段によりn分岐された光パルスをそれぞれ受信するn個の受信機であって、それぞれが光パルスの変調位相を検出し、その検出に成功した時刻情報を提供するn個の受信機とを備え、前記n個の受信機から提供された時刻情報のうち、前記送信機から送出された各光パルスについて、前記n個の受信機すべてが検出に成功した時刻情報を共通時刻情報として抽出し、前記共通時刻情報の各時刻における変調位相に基づいて、前記送信機および前記n個の受信機のそれぞれが同一の秘密鍵データを生成することを特徴とする。 The invention according to claim 2 is a quantum secret key distribution system, wherein a transmitter for transmitting an optical pulse after differential phase shift modulation and a branch for branching the optical pulse transmitted from the transmitter into n branches And n receivers that respectively receive the optical pulses branched by the branching means, each of which detects the modulation phase of the optical pulse and provides time information of successful detection Among the time information provided from the n receivers, the time information that all the n receivers have successfully detected for each optical pulse transmitted from the transmitter is a common time. The information is extracted as information, and each of the transmitter and the n receivers generates the same secret key data based on the modulation phase at each time of the common time information.
また、請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の量子秘密鍵配送システムにおいて、前記共通時刻情報と共に、前記複数の受信機の少なくとも1つが検出に成功した時刻情報を検出時刻情報として抽出し、前記検出時刻情報の各時刻における変調位相に基づいて、前記送信機および前記検出に成功した受信機のうちの少なくとも2つがそれぞれ同一の秘密鍵データを生成することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the quantum secret key distribution system according to the first or second aspect, together with the common time information, time information when at least one of the plurality of receivers has been successfully detected is detected time. Extracted as information, and based on the modulation phase at each time of the detection time information, at least two of the transmitter and the successfully detected receiver respectively generate the same secret key data .
また、請求項4に記載の発明は、請求項1ないし3のいずれかに記載の量子秘密鍵配送システムにおいて、前記送信機から送出される光パルスは、1パルスあたり平均1光子未満であることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the quantum secret key distribution system according to any one of the first to third aspects, the average number of light pulses transmitted from the transmitter is less than one photon per pulse. It is characterized by.
また、請求項5に記載の発明は、量子秘密鍵配送方法であって、送信機から光パルスを差動位相シフト変調して送出する送信ステップと、前記送信機から送出された光パルスを分岐する分岐ステップと、前記分岐された光パルスの一方を第1の受信機で受信して変調位相を検出する第1の検出ステップと、前記第1の検出ステップで検出に成功した時刻情報を提供する第1の情報提供ステップと、前記分岐された光パルスの他方を第2の受信機で受信して変調位相を検出する第2の検出ステップと、前記第2の検出ステップで検出に成功した時刻情報を提供する第2の時刻情報提供ステップと、前記第1および第2の情報提供ステップにより提供された時刻情報のうち、前記送信ステップで前記送信機から送出された各光パルスについて、前記第1および第2の検出ステップで前記第1および第2の受信機が共に検出に成功した時刻情報を共通時刻情報として抽出する抽出ステップと、前記共通時刻情報の各時刻における変調位相に基づいて、前記送信機、前記第1の受信機および前記第2の受信機のそれぞれが同一の秘密鍵を生成する生成ステップとを備えることを特徴とする。 The invention according to claim 5 is a quantum secret key distribution method, comprising: a transmission step of transmitting an optical pulse by differential phase shift modulation from a transmitter; and a branching of the optical pulse transmitted from the transmitter A first detection step for detecting a modulation phase by receiving one of the branched optical pulses by a first receiver, and time information for successful detection in the first detection step. The first information providing step, the second detection step of receiving the other of the branched optical pulses by the second receiver and detecting the modulation phase, and the detection succeeded in the second detection step. Of the time information provided by the second time information providing step for providing time information and the time information provided by the first and second information providing steps, for each optical pulse transmitted from the transmitter in the transmission step, Based on the extraction step of extracting, as common time information, time information that both the first and second receivers have successfully detected in the first and second detection steps, and the modulation phase at each time of the common time information The transmitter, the first receiver, and the second receiver each include a generation step of generating the same secret key.
また、請求項6に記載の発明は、量子秘密鍵配送方法であって、送信機から光パルスを差動位相シフト変調して送出する送信ステップと、前記送信機から送出された光パルスをn分岐する分岐ステップと、前記n分岐された光パルスをn個の受信機でそれぞれ受信するステップであって、それぞれが変調位相を検出する検出ステップと、前記検出ステップのそれぞれで検出に成功した時刻情報を提供する情報提供ステップと、前記提供された時刻情報のうち、前記送信ステップで前記送信機から送出された光パルスについて、前記検出ステップで前記n個の受信機すべてが検出に成功した時刻情報を共通時刻情報として抽出する抽出ステップと、前記共通時刻情報の各時刻における変調位相に基づいて、前記送信機および前記n個の受信機のそれぞれが同一の秘密鍵データを生成するステップとを備えることを特徴とする。 The invention according to claim 6 is a quantum secret key distribution method, wherein a transmission step of transmitting an optical pulse by differential phase shift modulation from a transmitter and transmitting the optical pulse transmitted from the transmitter by n A branching step for branching, a step for receiving the n-branched optical pulses by n receivers, respectively, a detection step for detecting a modulation phase, and a time at which detection was successful in each of the detection steps An information providing step for providing information; and among the provided time information, a time at which all of the n receivers have successfully detected the optical pulse transmitted from the transmitter in the transmission step in the detection step. An extraction step for extracting information as common time information, and based on the modulation phase at each time of the common time information, the transmitter and the n receivers Respectively it is characterized in that it comprises the step of generating the same secret key data.
また、請求項7に記載の発明は、請求項5または6に記載の量子秘密鍵配送方法において、前記複数の受信機の少なくとも1つが検出に成功した時刻情報を検出時刻情報として抽出するステップと、前記検出時刻情報の各時刻における変調位相に基づいて、前記送信機および前記検出に成功した受信機のうちの少なくとも2つがそれぞれ同一の秘密鍵データを生成するステップとをさらに備えることを特徴とする。 The invention according to claim 7 is the quantum secret key distribution method according to claim 5 or 6 , wherein at least one of the plurality of receivers successfully extracts time information as detection time information; And at least two of the transmitter and the successfully detected receiver each generate the same secret key data based on the modulation phase at each time of the detection time information. To do.
また、請求項8に記載の発明は、請求項5ないし7のいずれかに記載の量子秘密鍵配送方法において、前記送信機から送出される光パルスは、1パルスあたり平均1光子未満であることを特徴とする。 The invention according to claim 8 is the quantum secret key distribution method according to any one of claims 5 to 7 , wherein an optical pulse transmitted from the transmitter is an average of less than one photon per pulse. It is characterized by.
本発明によれば、3者間で一度に共通の秘密鍵を配送することができる。また、その際に、2者間での秘密鍵を配送することもできる。さらに、多者間で送信機を共通化することができるので、全体のシステムを簡素化できるという利点もある。 According to the present invention, a common secret key can be distributed among three parties at once. At that time, it is also possible to deliver a secret key between the two parties. Further, since the transmitter can be shared among many people, there is an advantage that the entire system can be simplified.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
図2に、本発明の一実施例による量子秘密鍵配送システムの構成例を示す。この量子秘密鍵配送システム100は、コヒーレントな光パルス列を位相変調して送出する送信機(アリス)200と、送出された光パルス列を分岐する50:50の光カップラ(スプリッタ)320と、分岐した光パルス列の一方を受信して復調する受信機(ボブ1)400と、分岐した光パルス列の他方を受信して復調する受信機(ボブ2)600とから構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 2 shows a configuration example of a quantum secret key distribution system according to an embodiment of the present invention. This quantum secret
送信機200は、コヒーレントな光パルス列を出力するコヒーレントパルス光源220と、連続する2つの光パルスの位相差を変調する位相変調器240と、光パルス列の強度を1パルスあたり平均1光子未満となるよう減衰する減衰器260とを備えている。また、受信機400は、受信した光パルス列を2分岐する光カップラ440aと、分岐した光パルス列の一方をパルス間隔に等しい時間だけ遅延する遅延手段450と、分岐した光パルス列を合波して干渉させる2×2光カップラ440bとから構成される干渉計を備えている。さらに、受信機400は、干渉した光パルスを検出する2つの光子検出器B11およびB12を備えている。受信機600は、基本的に受信機400と同じ構成であり、光カップラ640aと、遅延手段650と、2×2光カップラ640bとから構成される干渉計と、光子検出器B21およびB22とを備えている。
The
送信機のコヒーレントパルス光源220は、一定の間隔でコヒーレントな光パルス列を出力する。位相変調器240は、この光パルス列の各パルスをランダムに0またはπで位相変調する。減衰器260は、位相変調された光パルス列を1パルスあたり1光子未満になるように減衰する。減衰された光パルス列は、光伝送路300に送出され、スプリッタ320で分岐され、それぞれ、光伝送路340、360を介して受信機400、600に伝送される。ここで、光パルス列は、減衰器260で1パルスあたり平均1光子未満になるように減衰されているので、光パルスのいくつかは、ある確率で受信機400および600の一方のみで検出されることもあれば、ある確率で受信機400および600の両方で検出されることもある。
The coherent
受信機400は、受信した光パルス列を光カップラ440aで2分岐し、分岐した光パルス列の一方に遅延手段450で光パルス列のパルス間隔に等しい時間遅延を与え、合波カップラ440bで再び合波し、干渉させる。この干渉計により、連続する2つの光パルスの位相差を測定することができる。具体的には、連続する2つの光パルスの位相差が0の場合には、光子検出器B11で光子が検出され、位相差がπの場合には、光子検出器B12で光子が検出されるように干渉計を調整する。
The
同様に、受信機600は、光カップラ640a、遅延手段650および合波カップラ640bからなる干渉計を介して受信した光パルス列を干渉させる。ここで、連続する2つの光パルスの位相差が0の場合には、光子検出器B21で光子が検出され、位相差がπの場合には、光子検出器B22で光子が検出されるように干渉計を調整する。
Similarly, the
以上のようなセットアップを用いて、アリスとボブ1とボブ2は、次のようにして秘密鍵を共有することができる。アリスは、コヒーレントな光パルス列の各パルスを位相変調器240でランダムに0またはπに位相変調し、どのように変調したかを記録しておく。ボブ1およびボブ2は、それぞれが光パルス列を受信し、各パルスについて光子が検出された時刻とどちらの光子検出器で検出されたかを記録する。そして、ボブ1およびボブ2は、それぞれ、光子を検出した時刻をアリスに通知する。アリスは、ボブ1およびボブ2から通知された時刻情報のうち、送出された光パルスについて、両者(ボブ1およびボブ2)が共に検出した光パルスの時刻情報を、共通の時刻情報として抽出し、ボブ1およびボブ2に通知する。
Using the above setup, Alice,
ボブ1は、アリスから通知された共通の時刻情報に対応する記録を抽出し、それぞれの時刻で光子がどちらの光子検出器で検出されたかという情報から、光子が光子検出器B11で検出された場合には「0」、光子検出器B12で検出された場合には「1」として秘密鍵となるビットを作成する。同様に、ボブ2は、アリスから通知された共通の時刻情報に対応する記録を抽出し、それぞれの時刻で光子がどちらの光子検出器で検出されたかという情報から、光子が光子検出器B21で検出された場合には「0」、光子検出器B22で検出された場合には「1」として秘密鍵となるビットを作成する。一方、アリスは、自身の記録から、共通の時刻情報のそれぞれの時刻で光パルスをどのように変調したかを知ることができる。したがって、光パルスの位相差が0になるように変調した場合には「0」、位相差がπになるように変調した場合には「1」とすると、アリスはボブ1およびボブ2と同一の秘密鍵ビットを作成することができる。
以上のように、アリスとボブ1とボブ2は、ボブ1およびボブ2の光子検出時刻を明かすのみで、ビットに関する情報(どちらの光子検出器で検出されたかやどのように変調したか)を明かすことなく、秘密鍵を共有することができる。
As described above, Alice,
さらに、上記の構成を用いて、3者間で共通の秘密鍵を生成すると共に、アリスとボブ1およびアリスとボブ2の各2者間で共通の秘密鍵を生成することもできる。すなわち、アリスがボブ1との秘密鍵を生成するには、ボブ1のみが光子を検出した時刻情報を用いて秘密鍵を生成すればよい。また、アリスがボブ2との秘密鍵を生成するには、ボブ2のみが光子を検出した時刻情報を用いて秘密鍵を生成すればよい。
Furthermore, using the above-described configuration, a secret key that is shared by the three parties can be generated, and a secret key that is shared by the two parties Alice and
(他の実施例)
上記の実施例では、3者間での秘密鍵の配送について説明したが、本発明を4者以上の間での秘密鍵の配送にも拡張できることは明らかである。具体的には、1つの送信機からの光パルス列をn分岐して、n個の受信機に対して光パルス列を伝送する。そして、各受信機が光パルスを検出した時刻情報を提供し、全員に共通する時刻情報に対応する記録を抽出することで、全員に共通する秘密鍵を作成することができる。
(Other examples)
In the above embodiment, the distribution of the secret key between the three parties has been described. However, it is obvious that the present invention can be extended to the distribution of the secret key between four or more parties. Specifically, the optical pulse train from one transmitter is branched into n, and the optical pulse train is transmitted to n receivers. Then, by providing the time information when each receiver detects the light pulse and extracting the record corresponding to the time information common to all, a secret key common to all can be created.
以上、本発明の原理を適用できる多くの実施可能な形態に鑑みて、ここに記載した実施例は、単に例示に過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。例えば、上記の実施例では、差動位相シフト変調を例に説明したが、本発明の原理は、光子の検出時刻などの情報を交換して、秘密鍵を作成する他の変調方式に適用することもできる。したがって、ここに例示した実施例は、本発明の趣旨から逸脱することなくその構成と詳細を変更することができる。さらに、説明のための構成要素および手順は、本発明の趣旨から逸脱することなく変更、補足、またはその順序を変えてもよい。 As mentioned above, in view of many possible embodiments to which the principle of the present invention can be applied, the examples described here are merely illustrative and do not limit the scope of the present invention. For example, in the above embodiment, the differential phase shift modulation has been described as an example. However, the principle of the present invention is applied to other modulation schemes for creating a secret key by exchanging information such as photon detection time. You can also. Therefore, the configuration and details of the embodiment illustrated here can be changed without departing from the spirit of the present invention. Further, the illustrative components and procedures may be changed, supplemented, or changed in order without departing from the spirit of the invention.
10 差動位相シフト量子鍵配送システム
20 送信機(アリス)
22 コヒーレントパルス光源
24 位相変調器
26 減衰器
30 伝送路
40 受信機(ボブ)
44a,44b 光カップラ
45 遅延手段
B1,B2 光子検出器
100 量子秘密鍵配送システム
200 送信機(アリス)200
220 コヒーレントパルス光源
240 位相変調器
260 減衰器
300,340,360 伝送路
320 光カップラ(スプリッタ)
400 受信機(ボブ1)
440a,440b 光カップラ
450 遅延手段
B11,B12 光子検出器
600 受信機(ボブ2)
640a,640b 光カップラ
650 遅延手段
B21,B22 光子検出器
10 Differential Phase Shift Quantum
22 Coherent
44a,
220 Coherent pulse
400 Receiver (Bob 1)
440a, 440b
640a, 640b
Claims (8)
光パルスを差動位相シフト変調して送出する送信機と、
前記送信機から送出された光パルスを分岐する分岐手段と、
前記分岐手段により分岐された光パルスの一方を受信して変調位相を検出し、その検出に成功した時刻情報を提供する第1の受信機と、
前記分岐手段により分岐された光パルスの他方を受信して変調位相を検出し、その検出に成功した時刻情報を提供する第2の受信機と
を備え、前記第1および第2の受信機から提供された時刻情報のうち、前記送信機から送出された各光パルスについて、前記第1および第2の受信機が共に検出に成功した時刻情報を共通時刻情報として抽出し、前記共通時刻情報の各時刻における変調位相に基づいて、前記送信機、前記第1の受信機および前記第2の受信機のそれぞれが同一の秘密鍵データを生成することを特徴とする量子秘密鍵配送システム。 A quantum secret key distribution system,
A transmitter for differential phase shift modulating and transmitting an optical pulse;
Branching means for branching the optical pulse transmitted from the transmitter;
A first receiver that receives one of the optical pulses branched by the branching means, detects a modulation phase, and provides time information of successful detection;
A second receiver that receives the other of the optical pulses branched by the branching means, detects a modulation phase, and provides time information when the detection is successful, and from the first and second receivers, Among the provided time information, for each optical pulse transmitted from the transmitter, the time information that the first and second receivers have both successfully detected is extracted as common time information, and the common time information A quantum secret key distribution system, wherein each of the transmitter, the first receiver, and the second receiver generates the same secret key data based on a modulation phase at each time.
光パルスを差動位相シフト変調して送出する送信機と、
前記送信機から送出された光パルスをn分岐する分岐手段と、
前記分岐手段によりn分岐された光パルスをそれぞれ受信するn個の受信機であって、それぞれが光パルスの変調位相を検出し、その検出に成功した時刻情報を提供するn個の受信機と
を備え、前記n個の受信機から提供された時刻情報のうち、前記送信機から送出された各光パルスについて、前記n個の受信機すべてが検出に成功した時刻情報を共通時刻情報として抽出し、前記共通時刻情報の各時刻における変調位相に基づいて、前記送信機および前記n個の受信機のそれぞれが同一の秘密鍵データを生成することを特徴とする量子秘密鍵配送システム。 A quantum secret key distribution system,
A transmitter for differential phase shift modulating and transmitting an optical pulse;
Branching means for branching an optical pulse transmitted from the transmitter into n branches;
N receivers that respectively receive the optical pulses branched by the branching means, each of which detects the modulation phase of the optical pulse and provides time information of successful detection; The time information provided from the n receivers is extracted as common time information for each optical pulse transmitted from the transmitter, with the time that all the n receivers have successfully detected. The quantum secret key distribution system, wherein each of the transmitter and the n receivers generates the same secret key data based on a modulation phase at each time of the common time information.
前記共通時刻情報と共に、前記複数の受信機の少なくとも1つが検出に成功した時刻情報を検出時刻情報として抽出し、前記検出時刻情報の各時刻における変調位相に基づいて、前記送信機および前記検出に成功した受信機のうちの少なくとも2つがそれぞれ同一の秘密鍵データを生成することを特徴とする量子秘密鍵配送システム。 In the quantum secret key distribution system according to claim 1 or 2,
Along with the common time information, time information at which at least one of the plurality of receivers succeeds in detection is extracted as detection time information, and the transmitter and the detection are performed based on the modulation phase at each time of the detection time information. A quantum secret key distribution system, wherein at least two successful receivers each generate the same secret key data.
前記送信機から送出される光パルスは、1パルスあたり平均1光子未満であることを特徴とする量子秘密鍵配送システム。 In the quantum secret key distribution system according to any one of claims 1 to 3 ,
An optical pulse transmitted from the transmitter has an average of less than one photon per pulse, and is a quantum secret key distribution system.
送信機から光パルスを差動位相シフト変調して送出する送信ステップと、
前記送信機から送出された光パルスを分岐する分岐ステップと、
前記分岐された光パルスの一方を第1の受信機で受信して変調位相を検出する第1の検出ステップと、
前記第1の検出ステップで検出に成功した時刻情報を提供する第1の情報提供ステップと、
前記分岐された光パルスの他方を第2の受信機で受信して変調位相を検出する第2の検出ステップと、
前記第2の検出ステップで検出に成功した時刻情報を提供する第2の時刻情報提供ステップと、
前記第1および第2の情報提供ステップにより提供された時刻情報のうち、前記送信ステップで前記送信機から送出された各光パルスについて、前記第1および第2の検出ステップで前記第1および第2の受信機が共に検出に成功した時刻情報を共通時刻情報として抽出する抽出ステップと、
前記共通時刻情報の各時刻における変調位相に基づいて、前記送信機、前記第1の受信機および前記第2の受信機のそれぞれが同一の秘密鍵を生成する生成ステップと
を備えることを特徴とする量子秘密鍵配送方法。 A quantum secret key distribution method comprising:
A transmission step of transmitting an optical pulse from a transmitter by differential phase shift modulation; and
A branching step for branching an optical pulse transmitted from the transmitter;
A first detection step in which one of the branched optical pulses is received by a first receiver to detect a modulation phase;
A first information providing step of providing time information of successful detection in the first detection step;
A second detection step of detecting the modulation phase by receiving the other of the branched optical pulses with a second receiver;
A second time information providing step of providing time information successfully detected in the second detecting step;
Of the time information provided by the first and second information providing steps, for each optical pulse transmitted from the transmitter in the transmission step, the first and second detection steps in the first and second detection steps. An extraction step for extracting time information that the two receivers have successfully detected as common time information;
And a generation step in which each of the transmitter, the first receiver, and the second receiver generates the same secret key based on the modulation phase at each time of the common time information. Quantum secret key distribution method.
送信機から光パルスを差動位相シフト変調して送出する送信ステップと、
前記送信機から送出された光パルスをn分岐する分岐ステップと、
前記n分岐された光パルスをn個の受信機でそれぞれ受信するステップであって、それぞれが変調位相を検出する検出ステップと、
前記検出ステップのそれぞれで検出に成功した時刻情報を提供する情報提供ステップと、
前記提供された時刻情報のうち、前記送信ステップで前記送信機から送出された光パルスについて、前記検出ステップで前記n個の受信機すべてが検出に成功した時刻情報を共通時刻情報として抽出する抽出ステップと、
前記共通時刻情報の各時刻における変調位相に基づいて、前記送信機および前記n個の受信機のそれぞれが同一の秘密鍵データを生成するステップと
を備えることを特徴とする量子秘密鍵配送方法。 A quantum secret key distribution method comprising:
A transmission step of transmitting an optical pulse from a transmitter by differential phase shift modulation; and
A branching step of branching an optical pulse transmitted from the transmitter into n branches;
Receiving each of the n-branched optical pulses with n receivers, each detecting a modulation phase; and
An information providing step of providing time information of successful detection in each of the detection steps;
Of the provided time information, for the optical pulse transmitted from the transmitter in the transmission step, extraction is performed to extract time information in which all the n receivers have been successfully detected as common time information in the detection step. Steps,
And a step of generating the same secret key data by each of the transmitter and the n receivers based on a modulation phase at each time of the common time information.
前記複数の受信機の少なくとも1つが検出に成功した時刻情報を検出時刻情報として抽出するステップと、
前記検出時刻情報の各時刻における変調位相に基づいて、前記送信機および前記検出に成功した受信機のうちの少なくとも2つがそれぞれ同一の秘密鍵データを生成するステップと
をさらに備えることを特徴とする量子秘密鍵配送方法。 The quantum secret key distribution method according to claim 5 or 6 ,
Extracting time information at which at least one of the plurality of receivers has been successfully detected as detection time information; and
And at least two of the transmitter and the successfully detected receiver each generate the same secret key data based on the modulation phase at each time of the detection time information. Quantum secret key distribution method.
前記送信機から送出される光パルスは、1パルスあたり平均1光子未満であることを特徴とする量子秘密鍵配送方法。 In the quantum secret key distribution method according to any one of claims 5 to 7 ,
An optical pulse transmitted from the transmitter has an average of less than one photon per pulse, and the quantum secret key distribution method is characterized in that:
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