JP5126479B2 - 量子鍵配布システム及び受信装置 - Google Patents
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本発明による量子鍵配布システムの実施形態について説明する前に、本発明の概念を説明する。
図1は本発明による量子鍵配布システムの実施形態の構成を示す図である。送信装置(Alice:アリス)101と受信装置(Bob:ボブ)102が光ファイバー通信路103によって接続されている。
送信装置101に内蔵された微弱レーザー光源104から発生した光パルスは光遅延回路105に入射し、光路長の異なる長尺光路、短尺光路を通過した後再び結合されるために2連光パルスとなる。この2連光パルスに対し、並列接続された2つの位相変調器106−1、106−2を用いて、一方の位相変調器106−1では{0°、90°}の2値の位相変調を与え、もう一方の位相変調器106−2では{0°、180°}の2値の位相変調を与える。[発明の概念]の項で述べたように、これらの2つの位相変調器106−1、106−2によってBB84プロトコルに必要な4状態110を生成することができる。このように生成された光パルスは、光ファイバー通信路103によって受信装置102へと送信される。
102 受信装置
103 光ファイバー通信路
104 微弱レーザー光源
105 光遅延回路
106−1、106−2 並列接続された位相変調器
107 非対称マッハツェンダー干渉計
108 光パルスの到着時間を分析する光学系
109 光子検出器
110 BB84プロトコルに必要な4状態
111 50/50カップラー
201 非対称マッハツェンダー干渉計
202 50/50カップラー
203 光パルスの到着時間を分析する光学系
Claims (6)
- 光パルスを発生するレーザー光源と、前記光パルスを受けてコヒーレントな2連光パルスを生成する光遅延回路と、前記光遅延回路からの光路を2つに分岐する第1のカップラーと、前記第1のカップラーの各出力ポートに1つずつ接続された第1、第2の位相変調器と、前記第1、第2の位相変調器の出力を1つの光路に結合する第2のカップラーとを有し、前記第1の位相変調器では入射する光パルスに{0°、90°}の位相変調を施し、第2の位相変調器では入射する光パルスに{0°、180°}の位相変調を施すことにより符号化を行う量子鍵配布システム用の送信装置と組み合わせて用いられる受信装置であって、
前記送信装置からの光パルスを受光してその位相差を分析する光遅延回路と、前記光パルスの到着時間を分析する光学系とを備え、
前記送信装置からの光パルスをカップラーで2つに分岐し、分岐した一方の光パルスを該受信装置側の前記光遅延回路としての非対称マッハツェンダー干渉計に、分岐した他方の光パルスを前記光学系にそれぞれ入射させることを特徴とする受信装置。 - 光パルスを発生するレーザー光源と、前記光パルスを受けてコヒーレントな2連光パルスを生成する光遅延回路と、前記光遅延回路からの光路を2つに分岐する第1のカップラーと、前記第1のカップラーの各出力ポートに1つずつ接続された第1、第2の位相変調器と、前記第1、第2の位相変調器の出力を1つの光路に結合する第2のカップラーとを有し、前記第1の位相変調器では入射する光パルスに{0°、90°}の位相変調を施し、第2の位相変調器では入射する光パルスに{0°、180°}の位相変調を施すことにより符号化を行う量子鍵配布システム用の送信装置と組み合わせて用いられる受信装置であって、
前記送信装置からの光パルスを受光してその位相差を分析する光遅延回路と、前記光パルスの到着時間を分析する光学系とを備え、
前記送信装置からの光パルスを該受信装置側の前記光遅延回路としての非対称マッハツェンダー干渉計に入射させ、該非対称マッハツェンダー干渉計の内部に分岐用のカップラーを接続して分岐した光パルスを前記光学系に入射させることを特徴とする受信装置。 - 請求項1に記載の送信装置及び受信装置を含むことを特徴とする量子鍵配布システム。
- 請求項2に記載の送信装置及び受信装置を含むことを特徴とする量子鍵配布システム。
- 前記送信装置は、
並列接続された前記第1、第2の位相変調器を用い、分岐された2連光パルスの各光パルスに個別に変調を施すことにより、
前記第1の位相変調器は分岐された2連光パルスのそれぞれに第1位相シフト量の変調を行い、前記第2の位相変調器は分岐された2連光パルスの一方のパルスに第1位相シフト量の変調を行い、他方のパルスに第1位相シフト量よりπ大きい変調を行うことで第1の状態を生成し、あるいは、
前記第1の位相変調器は分岐された2連光パルスのそれぞれに第2位相シフト量の変調を行い、前記第2の位相変調器は分岐された2連光パルスの一方のパルスに第2位相シフト量よりπ大きい変調を行い、他方のパルスに第2位相シフト量の変調を行うことで第2の状態を生成し、または
前記第1の位相変調器は分岐された2連光パルスのそれぞれに第3位相シフト量の変調を行い、前記第2の位相変調器は、分岐された2連光パルスの一方のパルスに第3位相シフト量よりπ/2小さい変調を行い、他方のパルスに第3位相シフト量よりπ/2大きい変調を行うことで第3の状態を生成し、もしくは
前記第1の位相変調器は分岐された2連光パルスのそれぞれに第4位相シフト量の変調を行い、前記第2の位相変調器は、分岐された2連光パルスの一方のパルスに第4位相シフト量よりπ/2大きい変調を行い、他方のパルスに第4位相シフト量よりπ/2小さい変調を行うことで第4の状態を生成することを特徴とする請求項3又は4に記載の量子鍵配布システム。 - 前記送信装置における前記光遅延回路として非対称マッハツェンダー干渉計を有することを特徴とする請求項3〜5のいずれか1項に記載の量子鍵配布システム。
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