JP6303034B2 - 通信システムおよび方法 - Google Patents
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Description
符号化された光パルスを準備するように適合された第1の送信機を提供することと、
符号化された光パルスを準備するように適合された第2の送信機を提供することと、
ここにおいて、光パルスは、2つの測定基底のうちの1つにおいて定義する2つの状態のうちの1つで符号化され、測定基底は、正しい測定基底での光パルスの測定が正確な結果をもたらし、他の基底での測定が不正確な結果をもたらすことになるように選択され、
両方の送信機からの出力パルス間で切り替えること、または送信機のうちの1つからの出力を選択することと、
前記光パルスを受信機で受信し、符号化された光パルスを復号することと、ここにおいて、両方の送信機から受信された光パルスは干渉素子で干渉され、第1および/または第2のセンサに向けられ、ここにおいて、第1のセンサが一方の測定基底を使用し、第2のセンサが他方の測定基底を使用する、
を備える通信方法が提供される。
Claims (19)
- n個の送信機と受信機とを備える通信システムであって、前記nは少なくとも2の整数であり、
前記n個の送信機の各々は、光源と符号器とを備え、前記光源から放射されて前記符号器で符号化された光パルスを出力するように構成され、
前記受信機は、第1の素子を備え、
前記通信システムは、タイミング回路をさらに備え、
前記タイミング回路は、前記n個の送信機のうちの2つの送信機からそれぞれ出力された光パルスが前記第1の素子で干渉するように、前記2つの送信機からそれぞれ出力された前記光パルスを同期させるように構成されており、
前記n個の送信機の各々は、該送信機からの前記光パルスを停止させるように構成された抑制素子をさらに備え、前記通信システムは、第1の動作モードと第2の動作モードとの間で切替え可能であり、前記n個の送信機の各々の前記抑制素子は、前記第1の動作モードでは、前記2つの送信機が前記光パルスをそれぞれ出力するように、前記第2の動作モードでは、前記n個の送信機のうちの1つの送信機が光パルスを出力するように、前記n個の送信機のうちの前記光パルスを出力する送信機以外の送信機からの前記光パルスを停止させるように制御される、通信システム。 - 前記受信機は、第1のセンサと第2のセンサとをさらに備え、前記第1のセンサおよび前記第2のセンサの各々は、前記第1の素子からの光パルスを受け取り、測定基底を使用して前記受け取った光パルスの測定を行う復号器を備え、前記第1のセンサで使用される第1の測定基底は、前記第2のセンサで使用される第2の測定基底とは異なる、請求項1に記載の通信システム。
- 前記受信機は、第1のセンサと第2のセンサとをさらに備え、前記第1のセンサおよび前記第2のセンサの各々は、前記第1の素子からの光パルスを受け取り、測定基底を使用して、前記受け取った光パルスの測定を行う復号器を備え、前記第1のセンサで使用される第1の測定基底は、前記第2のセンサで使用される第2の測定基底と同じか、または異なるかの間で切り替えられる、請求項1に記載の通信システム。
- 前記測定の期間全体にわたって、前記第1の動作モードと前記第2の動作モードとが連続的に切り替えられる、請求項2又は3に記載の通信システム。
- 前記第1の動作モードで、前記2つの送信機と前記受信機との間、および前記2つの送信機の間に第2の通信チャネルが提供され、前記第2の通信チャネルは従来の通信チャネルである、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の通信システム。
- 前記第1の動作モードで、前記2つの送信機と前記受信機との間、および前記2つの送信機の間に第2の通信チャネルが提供され、前記第2の通信チャネルは従来の通信チャネルであり、
前記受信機は、光子を検出する4つの検出器を備え、前記4つの検出器のうちの2つは、前記第1のセンサの前記復号器に含まれ、前記4つの検出器のうちの他の2つは、前記第2のセンサの前記復号器に含まれ、
前記第1の動作モードで、前記受信機は、前記4つの検出器のうちの2つの検出器で光子を同時に検出したときの測定の結果を前記第2の通信チャネルを介して通信するように構成され、前記2つの送信機は、光子が前記第1のセンサおよび前記第2のセンサで同時に検出された場合、使用した前記測定基底を表す情報を前記第2の通信チャネルを介して通信するように構成されている、請求項3に記載の通信システム。 - 前記第1の動作モードにおいて、前記受信機は、ベル状態測定がうまく実行された場合、それらの測定の前記結果を前記第2の通信チャネルを介して通信するように構成されている、請求項6に記載の通信システム。
- 前記第2の動作モードにおいて、前記1つの送信機と前記受信機との間に第2の通信チャネルが提供され、前記第2の通信チャネルは従来の通信チャネルである、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の通信システム。
- 前記n個の送信機と前記受信機との間に前記光パルスを伝送するための量子チャネルが設けられている、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の通信システム。
- 前記符号器は、偏光を使用して前記光パルスを符号化するように構成され、
前記第1の素子は、ビームスプリッタを備える、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の通信システム。 - 前記符号器は、偏光を使用して前記光パルスを符号化するように構成され、
前記第1の素子は、ビームスプリッタを備え、
前記第1の測定基底と前記第2の測定基底との間に45度の回転がある、請求項2に記載の通信システム。 - 偏光回転子をさらに備え、前記偏光回転子は、前記第1のセンサおよび前記第2のセンサの一方の前記測定基底を変更するように構成されている、請求項3に記載の通信システム。
- 前記符号器は、位相を使用して前記光パルスを符号化するように構成され、
前記第1の素子は、ビームスプリッタを備える、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の通信システム。 - 前記nは少なくとも3の整数であり、前記第1の動作モードで前記n個の送信機から送信機のペアを選択するように構成されている、請求項1乃至13のいずれか一項に記載の通信システム。
- 通信システムのための受信機であって、
前記受信機は、第1の素子を備え、前記第1の素子は、前記第1の素子に同時に到着する2つの光パルス間に干渉を引き起こすことができ、
前記受信機は、第1のセンサと第2のセンサとをさらに備え、前記第1のセンサおよび前記第2のセンサの各々は、前記第1の素子からの光パルスを受け取り、測定基底を使用して前記受け取った光パルスの測定を行う復号器を備え、前記第1のセンサは、第1の測定基底を有し、前記第2のセンサは、前記第1の測定基底とは異なる第2の測定基底を有し、前記受信機は、前記第1のセンサの前記第1の測定基底および前記第2のセンサの前記第2の測定基底が前記受信機で受信された一連のパルスに対して固定されるように構成されている、受信機。 - 通信システムのための送信機であって、
前記送信機は、光源と符号器とを備え、前記光源から放射されて前記符号器で符号化された光パルスのストリームを出力するように構成され、
前記送信機は、前記光パルスの一部について前記送信機の前記出力を阻止するように制御されるように構成された抑制素子をさらに備え、
前記送信機は、前記送信機の前記出力が阻止されたときに関する情報を記憶し、この情報を出力するように構成されたコントローラをさらに備える、送信機。 - 符号化された光パルスを準備するように構成された第1の送信機を用意することと、
符号化された光パルスを準備するように構成された第2の送信機を用意することであって、前記光パルスは、2つの測定基底のうちの一方において定義する2つの状態のうちの1つで符号化され、前記測定基底は、正しい測定基底での前記光パルスの測定が正確な結果をもたらし、他方の基底での測定が不正確な結果をもたらすことになるように選択される、第2の送信機を用意することと、
前記第1の送信機および前記第2の送信機の両方から光パルスが出力される第1の動作モードと前記第1の送信機および前記第2の送信機の一方から符号化された光パルスが出力される第2の動作モードとを切り替えることと、
前記符号化された光パルスを受信機で受信して復号することであって、前記第1の送信機および前記第2の送信機から受信された光パルスは干渉素子で干渉され、第1のセンサと第2のセンサとの少なくとも一方に向けられ、前記第1のセンサは、前記2つの測定基底の一方を使用し、前記第2のセンサは、前記2つの測定基底の他方を使用する、前記符号化された光パルスを受信機で受信して復号することと、
を備える、通信方法。 - 前記第1の動作モードと前記第2の動作モードとを切り替えることは、前記第1の動作モードと前記第2の動作モードとを連続的に切り替えることを含み、
前記第1の動作モードまたは前記第2の動作モードで得られた測定結果を事後的に選択することによって前記復号された光パルスから鍵を導出することをさらに備える、請求項17に記載の通信方法。 - 前記第1の動作モードが、前記第1の送信機と前記第2の送信機との間の暗号鍵を抽出するために使用され、前記第2の動作モードが、前記第1の送信機と前記第2の送信機との一方と前記受信機との間の暗号鍵を抽出するために使用される、請求項17又は18に記載の通信方法。
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