JP6658102B2 - Quantum key distribution system and time synchronization method - Google Patents
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Description
この発明は、送受信者間で光子を検出する際の時間情報を同期させることができる、量子もつれ光子対を利用した量子鍵配送システム、及び、このシステムで用いて好適な時間同期方法に関する。 The present invention relates to a quantum key distribution system using quantum entangled photon pairs that can synchronize time information when detecting photons between a transmitter and a receiver, and a time synchronization method suitable for use in this system.
情報漏洩のない安全な暗号通信を実現するためには、情報の暗号化・復号化に利用する暗号鍵を盗聴者などの第三者に知られることなく、送信者と受信者とが共有することが必須である。 In order to realize secure encrypted communication without information leakage, the sender and receiver share the encryption key used for encrypting and decrypting information without the third party such as an eavesdropper knowing it. It is essential.
量子鍵配送システムは、物理法則に則って究極の無条件安全性が保障された暗号鍵配送システムとして注目され、将来の高セキュリティ情報通信システムへの応用を目指した研究開発が近年活発化している。 Quantum key distribution systems are attracting attention as cryptographic key distribution systems that guarantee the ultimate unconditional security in accordance with the laws of physics, and research and development aimed at application to future high-security information communication systems has been active in recent years. .
量子鍵配送システムは、例えば、単一光子光源を用いて実現される。単一光子光源は、理想的には、1パルスあたり1個の光子を発生する。単一光子光源を用いた量子鍵配送システムでは、暗号鍵を共有する二者の一方が単一光子を発生して他方へ送り、他方がその光子を単一光子検出器で受光する。その後、観測基底情報の交換や誤り訂正、秘匿増幅のプロセスを経て最終的な暗号鍵の共有を行う。 The quantum key distribution system is realized using, for example, a single photon light source. Single-photon light sources ideally produce one photon per pulse. In a quantum key distribution system using a single photon light source, one of the two parties sharing the encryption key generates a single photon and sends it to the other, and the other receives the photon with a single photon detector. After that, the final encryption key is shared through the process of exchanging observation base information, correcting errors, and concealing amplification.
また、量子鍵配送システムは、量子もつれ光源を用いて実現することもできる。量子もつれ光源は、理想的には、1パルスあたり1組の量子もつれ光子対を発生する。量子もつれ光源を用いた量子鍵配送システムでは、暗号鍵を共有する二者がそれぞれ量子もつれ光子対を構成する光子の一方ずつを単一光子受信器で受光することにより暗号鍵の共有を行う。 In addition, the quantum key distribution system can be realized using a quantum entangled light source. A entangled light source ideally produces one set of entangled photons per pulse. In a quantum key distribution system using a quantum entangled light source, two parties sharing an encryption key share an encryption key by receiving one of the photons constituting a quantum entangled photon pair with a single photon receiver.
単一光子光源又は量子もつれ光源を用いた量子鍵配送システムでは、暗号鍵を共有する二者の時間同期は必須である。すなわち、暗号鍵を共有する二者は暗号鍵を共有するに当たり、互いの時間原点を知り、時計合わせを行うことが必須である。単一光子光源を用いた量子鍵配送システムでは、一個の光子を一方が送った時間と、他方が受光した時間の相対関係を、暗号鍵を共有する二者の少なくとも一方が知る必要がある。また、量子もつれ光源を用いた量子鍵配送システムでは、一組の光子対を構成する一方の光子を、暗号鍵を共有する二者の一方が受光した時間と、一組の光子対を構成する他方の光子を、暗号鍵を共有する二者の他方が受光した時間の相対関係を、暗号鍵を共有する二者の少なくとも一方が知る必要がある。 In a quantum key distribution system using a single photon light source or a quantum entangled light source, time synchronization between two parties sharing an encryption key is essential. That is, when sharing the encryption key, it is essential that the two parties sharing the encryption key know each other's time origin and adjust the clock. In a quantum key distribution system using a single photon light source, at least one of the two parties sharing the encryption key needs to know the relative relationship between the time at which one photon is sent and the time at which the other photon is received. Also, in a quantum key distribution system using a entangled light source, one photon forming one set of photons is formed by the time when one of the two parties sharing the encryption key receives light, and one set of photons is formed. At least one of the two parties sharing the encryption key needs to know the relative relationship of the time when the other photon is received by the other party sharing the encryption key.
もし暗号鍵を共有する二者の時間同期がなされていなければ、二者が暗号鍵を共有しようとしても、二者が得た鍵情報に相関が得られない。この結果、暗号鍵を共有する二者の間での暗号鍵の共有が不可能となってしまう。従って従来の量子鍵配送システムでは、この時間原点を知るために、量子鍵配送に用いる光源とは別の光源を用意して、この別の光源が生成したパルス光を、暗号鍵を共有する二者の一方に送る。そして暗号鍵を共有する二者の他方は、このパルス光を送った時間と受信した時間を知ることで、伝送路等で生じる伝送遅延時間を知ることができ、結果、二者は互いの時間原点を合わせることが可能となる(例えば、非特許文献1又は2参照)。 If time synchronization between the two parties sharing the encryption key is not performed, no correlation can be obtained between the key information obtained by the two parties even if the two parties attempt to share the encryption key. As a result, it becomes impossible for two persons sharing the encryption key to share the encryption key. Therefore, in the conventional quantum key distribution system, in order to know the time origin, a light source different from the light source used for the quantum key distribution is prepared, and the pulse light generated by the other light source is shared with the encryption key. To one of them. Then, the other of the two parties sharing the encryption key can know the transmission time and the reception time of the pulse light, so that the transmission delay time generated in the transmission path or the like can be known. As a result, the two parties can understand each other's time. The origin can be matched (for example, see Non-Patent Document 1 or 2).
しかしながら、上述の従来例の時間同期方法では、量子鍵配送には用いない光源とその受信器を用意することになる。このため、システムの構成部品数を増加させるなど、暗号鍵の共有者の負担が増大する。この結果、このシステムにかかるコスト、消費電力等が増大することになる。 However, in the above-described conventional time synchronization method, a light source not used for quantum key distribution and its receiver are prepared. For this reason, the burden on the sharer of the encryption key increases, such as increasing the number of components of the system. As a result, the cost, power consumption, and the like of this system increase.
また、時間情報の同期にあたり、パルス光の送受信を、通常のレーザ光レベルの光強度で実行するならば、このパルス光が、量子鍵配送に用いる単一光子検出器で検出されないように、例えば波長を大きくずらす必要がある。また、光ファイバ伝送路中をこのような高強度の光が伝搬することにより、ラマン散乱光などの雑音光が発生することも懸念される。このような問題点を回避するために、送受信者にかかる負担はさらに増大する。 Further, in synchronizing the time information, if the transmission and reception of the pulse light is performed at a light intensity of a normal laser light level, such that the pulse light is not detected by the single photon detector used for the quantum key distribution, for example, It is necessary to shift the wavelength significantly. Further, there is a concern that noise light such as Raman scattered light may be generated due to propagation of such high-intensity light through the optical fiber transmission line. In order to avoid such a problem, the burden on the sender and receiver is further increased.
この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、この発明の目的は、より簡易に時間情報を同期させることができる、量子鍵配送システム、及び、このシステムで用いて好適な時間同期方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a quantum key distribution system capable of synchronizing time information more easily, and a time suitable for use in this system. It is to provide a synchronization method.
上述した目的を達成するために、この発明の量子鍵配送システムは、光源部と、第1の検出部と、第2の検出部と、時間同期部と、第1の信号処理部と、第2の信号処理部とを備えて構成される。 In order to achieve the above object, a quantum key distribution system according to the present invention includes a light source unit, a first detection unit, a second detection unit, a time synchronization unit, a first signal processing unit, And two signal processing units.
光源部は、量子もつれ光子対を発生させる。第1の検出部は、第1の起点時刻t0aから第1の終点時刻t0a+Tまでの第1の検出時間Tの間に、量子もつれ光子対の一方の光子を受光し、この光子を受光した時刻を示す第1の時刻情報とこの光子の量子状態を示す第1の量子情報を含む第1の生鍵Aを取得する。第2の検出部は、第2の起点時刻t0a+ΔTdelay.ave−Δτから、第2の終点時刻t0a+ΔTdelay.ave+T+Δτまでの第2の検出時間T+2Δτの間に、量子もつれ光子対の他方の光子を受光し、この光子を受光した時刻を示す第2の時刻情報とこの光子の量子状態を示す第2の量子情報を含む第2の生鍵Bを取得する。時間同期部は、補正起点時刻tcを最小伝搬遅延時間差t0a+ΔTdelay.ave−Δτから最大伝搬遅延時間差t0a+ΔTdelay.ave+Δτの間で変化させて、それぞれの補正起点時刻tcについて、第1の時刻情報と第2の時刻情報の同時検出回数を取得し、同時検出回数が最大となる補正起点時刻tcと第1の起点時刻t0aの差tc−t0aを時間原点情報ΔTdelay.optとして取得する。第1の信号処理部は、第1の検出部から第1の生鍵Aを受け取り、第2の信号処理部は、第2の検出部から前記第2の生鍵Bを受け取る。第1及び第2の信号処理部は、時間原点情報ΔTdelay.optを用いて、第1の量子情報と第2の量子情報を時間同期させた後、暗号鍵を生成する。 The light source generates quantum entangled photon pairs. The first detection unit receives one photon of the quantum entangled photon pair during a first detection time T from the first start time t 0a to the first end time t 0a + T, and A first raw key A including first time information indicating the time of reception and first quantum information indicating the quantum state of the photon is obtained. The second detector detects the second start time t 0a + ΔT delay. ave− Δτ, the second end point time t 0a + ΔT delay. During the second detection time T + 2Δτ up to ave + T + Δτ, the other photon of the quantum entangled photon pair is received, second time information indicating the time at which the photon was received, and second time information indicating the quantum state of this photon A second raw key B including quantum information is obtained. The time synchronization unit, the correction minimum propagation delay time difference start time t c t 0a + ΔT delay. ave− Δτ to the maximum propagation delay time difference t 0a + ΔT delay. ave + varied between .DELTA..tau, for each of the correction start time t c, obtains the simultaneous detection number of first time information and second time information, a correction start time t c to simultaneous detection count is maximum the difference t c -t 0a time origin information [Delta] t delay of the first start time t 0a. Obtained as opt . The first signal processing unit receives the first raw key A from the first detection unit, and the second signal processing unit receives the second raw key B from the second detection unit. The first and second signal processing units provide the time origin information ΔT delay. After the first quantum information and the second quantum information are time-synchronized using opt , an encryption key is generated.
また、この発明の時間同期方法は、以下の過程を備えている。先ず、第1の検出部において第1の起点時刻t0aから第1の終点時刻t0a+Tまでの第1の検出時間Tの間に、量子もつれ光子対の一方の光子を受光して得られる、第1の時刻情報と第1の量子情報を含む第1の生鍵Aを取得するとともに、第2の検出部において、第2の起点時刻t0a+ΔTdelay.ave−Δτから、第2の終点時刻t0a+ΔTdelay.ave+T+Δτまでの第2の検出時間T+2Δτの間に、量子もつれ光子対の他方の光子を受光して得られる、第2の時刻情報と第2の量子情報を含む第2の生鍵Bを取得する。次に、補正起点時刻tcを最小伝搬遅延時間差t0a+ΔTdelay.ave−Δτから最大伝搬遅延時間差t0a+ΔTdelay.ave+Δτの間で変化させて、それぞれの補正起点時刻tcについて、第1の時刻情報と第2の時刻情報の同時検出回数を取得し、同時検出回数が最大となる補正起点時刻tcと第1の起点時刻t0aの差tc−t0aを時間原点情報ΔTdelay.optとして取得する。次に、時間原点情報ΔTdelay.optを用いて、第1の量子情報と第2の量子情報を時間同期させた後、暗号鍵を生成する。 The time synchronization method according to the present invention includes the following steps. First, the first detector receives one photon of the quantum entangled photon pair during the first detection time T from the first start time t 0a to the first end time t 0a + T. , The first raw key A including the first time information and the first quantum information, and obtaining the second starting time t 0a + ΔT delay. ave− Δτ, the second end point time t 0a + ΔT delay. During a second detection time T + 2Δτ up to ave + T + Δτ, a second raw key B including second time information and second quantum information obtained by receiving the other photon of the quantum entangled photon pair is obtained. I do. Next, the correction start time t minimum propagation delay time difference c t 0a + ΔT delay. ave− Δτ to the maximum propagation delay time difference t 0a + ΔT delay. ave + varied between .DELTA..tau, for each of the correction start time t c, obtains the simultaneous detection number of first time information and second time information, a correction start time t c to simultaneous detection count is maximum the difference t c -t 0a time origin information [Delta] t delay of the first start time t 0a. Obtained as opt . Next, the time origin information ΔT delay. After the first quantum information and the second quantum information are time-synchronized using opt , an encryption key is generated.
この発明の量子鍵配送システム及び時間同期方法によれば、暗号鍵の生成に用いる生鍵を用いて時間同期を行う。このため、時間同期用の光源等を別途必要としない。このため、より低コストであり、簡単な構成で、時間同期を行える。 According to the quantum key distribution system and the time synchronization method of the present invention, time synchronization is performed using a raw key used for generating an encryption key. Therefore, a separate light source for time synchronization is not required. Therefore, time synchronization can be performed with a lower cost and a simple configuration.
以下、図を参照して、この発明の実施の形態について説明するが、各構成要素の形状、大きさ及び配置関係については、この発明が理解できる程度に概略的に示したものに過ぎない。また、数値的条件などは、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の構成の範囲を逸脱せずにこの発明の効果を達成できる多くの変更又は変形を行うことができる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the shapes, sizes, and arrangements of the components are only schematically shown to the extent that the present invention can be understood. Also, numerical conditions and the like are merely preferred examples. Therefore, the present invention is not limited to the following embodiments, and many changes or modifications that can achieve the effects of the present invention can be made without departing from the scope of the present invention.
(量子鍵配送システム)
図1及び図2を参照して、この発明の量子鍵配送システムの実施形態について説明する。図1は、量子鍵配送システムの模式図である。図2は、量子鍵配送システムが備える検出部の一構成例を示す模式図である。
(Quantum key distribution system)
An embodiment of a quantum key distribution system according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic diagram of a quantum key distribution system. FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a detection unit included in the quantum key distribution system.
量子鍵配送システムは、光源部12、第1及び第2の検出部22及び32、並びに、第1及び第2の信号処理部24及び34を備えて構成される。
The quantum key distribution system includes a
光源部12は、シグナル光子及びアイドラー光子から成る量子もつれ光を発生する量子もつれ光源である。また、便宜的に、シグナル光子が第1の検出部22に送られ、アイドラー光子が第2の検出部32に送られるものとする。ここで、光源部12から第1の信号処理部24までの光路21、及び、光源部12から第2の信号処理部34までの光路31は、光ファイバ通信網や空間光学系などの量子チャンネルである。以下の説明では、第1の検出部22及び第1の信号処理部24を含む第1の側の装置を、送信側装置20と称し、第2の検出部32及び第2の信号処理部34を含む第2の側の装置を、受信側装置30と称することもある。
The
第1及び第2の検出部22及び32は、それぞれ、シグナル光子及びアイドラー光子を検出する単一光子検出器を含んで構成される。
The first and
第1及び第2の検出部22及び32は、量子鍵配送などで利用される受信器と同様に構成することができる。
The first and
ここでは、量子もつれ光子対として、偏波量子もつれ光子対を用いる例について説明する。偏波量子もつれ光子対とは、個々の光子の偏波は決定されていないが偏波の測定結果の関係性(互いに平行、互いに直交等の関係性)は定まっている光子対をいう。すなわち、偏波量子もつれ光子対は、光子対に対して複数存在する偏波の組み合わせが重ね合わさった状態にあり、光子対間に偏波相関がある相関光子対である。 Here, an example in which a polarization entangled photon pair is used as the entangled photon pair will be described. A polarization entangled photon pair refers to a photon pair in which the polarization of each photon is not determined, but the relationship of the polarization measurement results (relationship such as parallel to each other, orthogonal to each other) is determined. That is, the polarization quantum entangled photon pair is a correlated photon pair in which a plurality of combinations of polarizations are superimposed on the photon pair, and there is a polarization correlation between the photon pairs.
第1の検出部22は、ハーフミラー501、波長板502、第1及び第2の偏光ビームスプリッタ503及び504、並びに第1〜第4の単一光子検出器505〜508から構成される。
The
第1の検出部22に到着したシグナル光子はハーフミラー501の第1入力端501−1に入力され、第2出力端501−2及び第3出力端501−3のいずれかから出力される。到来する光子は基本的に一個なので、この光子は二つの出力端501−2、501−3のどちらかにしか出力されない。そしてどちらの出力端に出力されたかが、量子鍵配送技術でいうところの観測基底の選択に相当する。
The signal photon arriving at the
その後シグナル光子は、ハーフミラー501の第2出力端501−2から出力された場合には、第1の偏光ビームスプリッタ503の第1入力端503−1に入力され、その偏光状態に応じて第2出力端503−2及び第3出力端503−3のいずれかから出力され、最終的に第1の単一光子検出器505及び第2の単一光子検出器506のいずれかで受光される。
Thereafter, when the signal photon is output from the second output end 501-2 of the
またシグナル光子がハーフミラー501の第3出力端501−3から出力された場合には、1/2波長板又は1/4波長板で構成される波長板502を経過後、第2の偏光ビームスプリッタ504の第1入力端504−1に入力され、その偏光状態に応じて第2出力端504−2及び第3出力端504−3のいずれかから出力され、最終的に第3の単一光子検出器507及び第4の単一光子検出器508のいずれかで受光される。
When the signal photon is output from the third output end 501-3 of the
結果としてシグナル光子は4つの単一光子検出器505〜508のいずれかで検出される。量子鍵配送の仕組みにおいては、例えば第1又は第3の単一光子検出器505又は507でシグナル光子が検出された時にはビット「1」を割り当て、第2又は第4の単一光子検出器506又は508でシグナル光子が検出された時にはビット「0」を割り当てることでランダムなビット列を生成する。また、第1又は第2の単一光子検出器505又は506でシグナル光子が検出された時には第1の観測基底が選択されたものとし、一方、第3又は第4の単一光子検出器507、508でシグナル光子が検出された時には第2の観測基底が選択されたものとする。
As a result, signal photons are detected by any of the four single photon detectors 505-508. In the quantum key distribution mechanism, for example, when a signal photon is detected by the first or third
第2の検出部32は、シグナル光子ではなくアイドラー光子を検出する点のみが、上述した第1の検出部22と異なっている。実質的に、第2の検出部32の構成及び動作は、第1の検出部22と同様なので、重複する説明を省略する。
The
第1及び第2の信号処理部24及び34は、暗号通信に用いる最終的な暗号鍵を生成する信号処理回路である。第1及び第2の信号処理部24及び34の間は、古典チャンネル11で接続される。なお、古典チャンネル11での通信は、その内容が改ざんされないようにメッセージ認証等の仕組みが用いられるものとする。
The first and second
第1の信号処理部24は、第1の検出部22での検出結果から、シグナル光子を受光した時刻(Ta)、その時の観測基底(Ba)、ビット値(Ma)を得る。ここではこれらの時刻Ta,観測基底Ba,ビット値Maをまとめて第1の生鍵Aとする。
The first
第2の信号処理部34は、第2の検出部32での検出結果から、アイドラー光子を受光した時刻(Tb)、その時の観測基底(Bb)、ビット値(Mb)を得る。ここではこれらの時刻Tb,観測基底Bb,ビット値Mbをまとめて第2の生鍵Bとする。
The second
第1及び第2の信号処理部24及び34は、古典チャンネル11を介した双方向通信により、生鍵A及び生鍵Bの情報をやり取りし、観測基底情報の交換によりシフト鍵を生成する。さらに、誤り訂正及び秘匿増幅による鍵蒸留プロセスを実行し、最終的な暗号鍵を生成する。
The first and second
この構成例では、第1の信号処理部24に、時間同期部26が設けられている。なお、時間同期部26は、第1の信号処理部24及び第2の信号処理部34のどちらに設けられていても良い。時間同期部26は、時刻Taと、時刻Tbを用いて互いの時刻を一致させる時間相関器としても機能する。なお、上記の「時間情報が一致する」という条件は、後述するように、量子チャンネル21、31での光子の伝搬遅延時間の差を補正した後で、ということであり、必ずしも光子を受信した実時刻が一致する、ということを意味するものではない。
In this configuration example, a
時間同期部26は、シグナル光を受光する第1の検出部22とアイドラー光を受光する第2の検出部32との間での伝搬遅延時間の差の最適値として、時間原点情報ΔTdelay.optを得る。この時間原点情報ΔTdelay.optを得る過程については、後述する。
The
第1及び第2の信号処理部24及び34は、この時間原点情報ΔTdelay.optを用いて、量子チャンネル21、31での光子の伝搬遅延時間の差を補正する。その後、第1及び第2の信号処理部24及び34は、誤り率の推定、シフト鍵の生成、誤り訂正及び秘匿増強など、暗号鍵生成に必要な一連のプロセスを実行する。この最終的な暗号鍵は、第1の側の装置(送信側装置20)と第2の側の装置(受信側装置30)とで共有される。
The first and second
(時間同期方法の概略)
この発明の時間同期方法の理解に資するために、図3を参照して時間同期方法の概略について説明する。図3は、時間同期方法の概略を説明するための模式図である。
(Outline of time synchronization method)
To help understand the time synchronization method of the present invention, an outline of the time synchronization method will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the outline of the time synchronization method.
一般に、光源部12に対する送信側装置20、受信側装置30の配置箇所は対称ではない。すなわち、光源部12から第1の検出部22及び第2の検出部32までの距離は、同一ではない。従って、光源部12で同時に発生したシグナル光子とアイドラー光子について、シグナル光子が第1の検出部22で受信されるまでの時間と、アイドラー光子が第2の検出部32で受信されるまでの時間には、時間差が生じる。
In general, the locations of the transmitting
図3に示されるように、アイドラー光子が伝搬する距離のほうが長いと仮定し、シグナル光子、アイドラー光子間の伝搬遅延時間差をΔTdelayであるとする。ΔTdelayは、量子チャンネル21及び31を光ファイバで構成した場合、伝送距離の差が1kmあたり、おおよそ5μsecとなる。
As shown in FIG. 3, it is assumed that the distance over which the idler photon propagates is longer, and the propagation delay time difference between the signal photon and the idler photon is ΔT delay . When the
送信側装置20及び受信側装置30は、最大でも1タイムスロット以下の精度でこのΔTdelayを知る必要がある。1タイムスロット以上、伝搬遅延時間の補正量がずれていれば、第1の検出部22で得られた第1の生鍵Aと、第2の検出部32で得られた第2の生鍵Bの同時性が担保できなくなる。その結果、第1の生鍵Aと第2の生鍵Bの間に相関がなくなり、暗号鍵の共有ができなくなる。従って、例えば1GHzクロックのシステムを想定した場合、1nsec以下の時間精度でΔTdelayを知ることが必要となる。
The transmitting
ΔTdelayを必要な時間精度で知ることができれば、第1の生鍵Aに含まれる時刻Taと第2の生鍵Bに含まれる時刻Tbのいずれか一方に、この伝搬遅延時間差ΔTdelayを補正してやれば、第1の生鍵Aと第2の生鍵Bとの間の同時性、すなわち時間同期が取れることになる。 If ΔT delay can be known with the required time accuracy, the propagation delay time difference ΔT delay is corrected to one of the time Ta included in the first raw key A and the time Tb included in the second raw key B. Then, the synchronization between the first raw key A and the second raw key B, that is, time synchronization can be achieved.
ここで、量子チャンネル21及び31に用いる伝送路中での光の伝搬時間は、屈折率の温度依存性などの影響で変化する。量子チャンネル21及び31を光ファイバとした場合、1kmの光ファイバの温度が1℃変化すると、伝搬時間が約31psec変化することが知られている。伝送距離の差が20kmであり、光ファイバが架間などに設置されていて外気温度の変動などにより40℃の温度変動が見込まれるような場合、ΔTdelayは、24.8nsec程度変動することになる。
Here, the propagation time of light in the transmission paths used for the
すなわち、ΔTdelayに24.8nsec程度の大きな変動があっても、1nsec以下の精度で時間同期をする必要がある。 That is, even if there is a large fluctuation of about 24.8 nsec in ΔT delay , it is necessary to perform time synchronization with an accuracy of 1 nsec or less.
基本的に、量子鍵配送で用いるシグナル光子、アイドラー光子は、タイムスロットあたり1光子以下の極微弱光であり、これらの光は、伝送損失や単一光子検出器の検出効率等により減衰を受けるため、第1の検出部22及び第2の検出部32においては、数百タイムスロットあたり一回以下程度の頻度でしか検出されない。このようなシステムにおいて、上記のような温度変化などを反映した経時変化を含めてΔTdelayを厳密に知ることは非常に困難である。
Basically, signal photons and idler photons used in quantum key distribution are extremely weak light of 1 photon or less per time slot, and these lights are attenuated due to transmission loss, detection efficiency of a single photon detector, and the like. Therefore, the
(時間同期方法の従来例)
従来の量子鍵配送システムでは、暗号鍵を共有する一方の第1の側の装置に、量子鍵配送に用いるのとは別の、強い光強度のパルス光を用意して、このパルス光を第2の側の装置に送る。そして第2の側の装置では受信した強い光強度のパルス光に関して、第1の側の装置がパルス光を送った時刻と第2の側の装置がこのパルス光を受信した時刻を知ることによってΔTdelayをその経時変化も含めて容易に知ることができる。この結果、第1の生鍵Aと第2の生鍵Bとの間で時間同期をとることができる。
(Conventional example of time synchronization method)
In the conventional quantum key distribution system, a pulse light having a strong light intensity, which is different from that used for quantum key distribution, is prepared in the first device that shares the encryption key, and this pulse light is transmitted to the first device. Send to the device on the second side. The second-side device knows the time at which the first-side device transmitted the pulse light and the second-side device received the pulse light with respect to the received pulse light having a high light intensity. ΔT delay including its time-dependent change can be easily known. As a result, time synchronization can be established between the first raw key A and the second raw key B.
時間同期がとれたとき、例えば第1の側の装置は、適当な第1の起点時刻t0aから、第1の終点時刻t0a+Tまでの第1の検出時間Tの間に取得された時刻Ta、観測基底Ba、ビット値Maを第1の生鍵Aとして記録する。一方、第2の側の装置は、第1の起点時刻t0aに伝搬遅延時間差ΔTdelayを加えた第2の起点時刻t0a+ΔTdelayから、第2の終点時刻t0a+ΔTdelay+Tまでの第2の検出時間Tの間に取得された時刻Tb、観測基底Bb、ビット値Mbを第2の生鍵Bとして記録する。 When the time is synchronized, for example, the device on the first side obtains the time acquired during the first detection time T from the appropriate first start time t 0a to the first end time t 0a + T. Ta, the observation base Ba, and the bit value Ma are recorded as the first raw key A. On the other hand, the second side unit, from a second start time t 0a + ΔT delay plus the propagation delay time difference [Delta] T delay to the first start time t 0a, to a second end point time t 0a + ΔT delay + T No. The time Tb, the observation base Bb, and the bit value Mb acquired during the second detection time T are recorded as the second raw key B.
そして、第1及び第2の信号処理部24及び34は、これら第1の生鍵A及び第2の生鍵Bを、古典チャンネル11を利用して照合し、上記t0a+ΔTdelayによって送受信者間の時間原点を補正した後、誤り率の推定、シフト鍵の生成、誤り訂正及び秘匿増強のプロセスを経て最終的な暗号鍵を共有する。
Then, the first and second
単一光子光源を用いた量子鍵配送システムの時間同期の方法も、上記で述べた量子もつれ光子対を用いた量子鍵配送システムの場合と同様であり、量子鍵配送に用いるのとは別のパルス光を用意して、このパルス光からΔTdelayを知る手法がとられている。一方このよう方法での時間同期方法は、先に述べたように、コスト増加やシステム構成の複雑化などの問題点がある。 The method of time synchronization of the quantum key distribution system using a single photon light source is also the same as that of the quantum key distribution system using the quantum entangled photon pair described above, and is different from that used for quantum key distribution. A method of preparing pulsed light and knowing ΔT delay from the pulsed light is used. On the other hand, the time synchronization method using such a method has problems such as an increase in cost and a complicated system configuration, as described above.
(この発明の時間同期方法)
上述した従来の時間同期方法に対して、この発明の時間同期方法は、以下のように行われる。図4を参照して、この発明の時間同期方法の実施形態について説明する。図4は、この発明の時間同期方法を説明するための模式図である。
(Time synchronization method of the present invention)
In contrast to the above-described conventional time synchronization method, the time synchronization method of the present invention is performed as follows. An embodiment of the time synchronization method of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the time synchronization method of the present invention.
この発明の時間同期方法では、先ず、生鍵取得過程を行う。この生鍵取得過程では、第1の検出部22において、適当な第1の起点時刻t0aから第1の終点時刻t0a+Tまでの第1の検出時間Tの間に取得された時刻Ta、観測基底Ba、ビット値Maが第1の生鍵Aとして記録される。また、第2の検出部32において、第2の起点時刻t0a+ΔTdelay.ave−Δτから、第2の終点時刻t0a+ΔTdelay.ave+T+Δτまでの第2の検出時間T+2Δτの間に取得された時刻Tb、観測基底Bb、ビット値Mbが第2の生鍵Bとして記録される。
In the time synchronization method of the present invention, first, a raw key acquisition process is performed. In the raw key obtaining process, the first detecting
ここで、温度変化などを見込んだシステムの最小伝搬遅延時間差をΔTdelay.min(=ΔTdelay.ave−Δτ)、最大伝搬遅延時間差をΔTdelay.max(=ΔTdelay.ave+Δτ)とする。ΔTdelay.aveは平均伝搬遅延時間差であり、最小伝搬遅延時間差ΔTdelay.minと最大伝搬遅延時間差ΔTdelay.maxの中央値として得られる。またΔτを余剰時間と称する。平均伝搬遅延時間差ΔTdelay.ave及び余剰時間Δτは、光源部12から第1の検出部22及び第2の検出部32までの伝搬距離の差や、量子チャンネルが設置された環境などに応じて適宜最適な値に設定される。
Here, the minimum propagation delay time difference of the system in consideration of the temperature change or the like is represented by ΔT delay. min (= ΔT delay.ave −Δτ), and the maximum propagation delay time difference is represented by ΔT delay. max (= ΔT delay.ave + Δτ). ΔT delay. ave is the average propagation delay time difference, and the minimum propagation delay time difference ΔT delay. min and the maximum propagation delay time difference ΔT delay. Obtained as the median of max . Δτ is referred to as a surplus time. Average propagation delay time difference ΔT delay. The ave and the surplus time Δτ are appropriately set to optimal values according to the difference in the propagation distance from the
この生鍵取得過程は、第1の検出時間Tに対して第2の検出時間T+2Δτが長い点を除いて、従来公知の生鍵を取得する過程と同様に行うことができる。 This raw key obtaining process can be performed in the same manner as a conventionally known raw key obtaining process, except that the second detection time T + 2Δτ is longer than the first detection time T.
第2の側の装置で得られた第2の生鍵Bのうち、ビット値Mbを除いた部分は、古典チャンネル11を介して、第1の側の装置に送られる。
The portion of the second raw key B obtained by the second-side device excluding the bit value Mb is sent to the first-side device via the
生鍵取得過程に続いて、時間原点情報取得過程が行われる。 Subsequent to the raw key obtaining process, a time origin information obtaining process is performed.
時間原点取得過程では、時間同期部26により、補正時刻tcをt0a+ΔTdelay.ave−Δτからt0a+ΔTdelay.ave+Δτの間で変化させて、それぞれの補正起点時刻tcについての同時検出回数を取得し、同時検出回数が最大となる補正起点時刻tcとt0aの差tc−t0aが時間原点情報ΔTdelay.optとして記憶される。
The time origin acquisition process, the
この同時検出回数の取得は、例えば、以下のように行われる。先ず、第2の生鍵Bに含まれる時刻Tbから、補正起点時刻tcから補正終点時刻tc+Tまでの第1の検出時間Tと等しい時間の間に取得された一部時刻TTbを抽出する。次に、一部時刻TTbと、時刻Taを時間同期部26で照合し、互いの検出時刻が一致する回数(同時検出回数)を取得する。ここで「検出時刻が一致する」とは、Tax=Tby(x、yは1以上の整数)となるxとyの組合せが存在することを意味する。
The acquisition of the number of simultaneous detections is performed, for example, as follows. First, from the time Tb contained in the second raw key B, extracted from the corrected start time t c correction end point time t c + first detection time T equal part time acquired during the time TTb to T I do. Next, the partial time TTb and the time Ta are collated by the
時間原点取得過程に続いて暗号鍵生成過程が行われる。暗号鍵生成過程では、時間原点情報ΔTdelay.optを用いて、第1及び第2の信号処理部24及び34において、第1の生鍵Aと第2の生鍵Bの間の時間原点を補正する。その後、誤り率の推定、シフト鍵の生成、誤り訂正及び秘匿増強のプロセスを経て最終的な暗号鍵を生成する。この暗号鍵生成過程は、従来公知の暗号鍵を生成する過程と同様に行うことができる。
Subsequent to the time origin acquisition step, an encryption key generation step is performed. In the encryption key generation process, the time origin information ΔT delay. Using the opt , the first and second
この発明の効果は、量子もつれ光子対のもととなる相関光子対の量子力学的効果によって生じる。 The effect of the present invention is caused by the quantum mechanical effect of the correlated photon pair that is the source of the entangled photon pair.
相関光子対とは、対をなすシグナル光、アイドラー光の光子対が発生した時の発生した時刻、波長、あるいは偏光などに100%の相関をもつ光子対である。本発明においては時刻の同時性を用いる。すなわち、シグナル光が発生したならばアイドラー光も同時に発生し、またその逆も成り立つ。 The correlated photon pair is a photon pair having a 100% correlation with the generation time, wavelength, polarization, or the like when a pair of signal light and idler light is generated. In the present invention, time synchronization is used. That is, if signal light is generated, idler light is generated at the same time, and vice versa.
従って、ペアとなるシグナル光とアイドラー光は、基本的には遅延時間差ゼロで同時に検出される。伝送路などによる伝搬遅延時間差がある場合には、その伝搬遅延時間差を以て双方が検出されることになる。 Therefore, the signal light and the idler light that form a pair are basically simultaneously detected with a delay time difference of zero. When there is a propagation delay time difference due to a transmission path or the like, both are detected based on the propagation delay time difference.
一方、伝搬遅延時間差以外で双方が検出される現象は、異なるタイムスロットで発生した異なるペアとなる光子対の一方ずつが検出される現象や、あるいは単一光子検出器等の雑音信号等を検出してしまう現象に相当し、これらの現象は偶発的に生じる。 On the other hand, the phenomenon that both are detected other than the propagation delay time difference is the phenomenon that one of each pair of photons generated in a different time slot is detected, or the noise signal of a single photon detector or the like is detected. These phenomena occur accidentally.
光子対数の分布がポアソン分布であると仮定した場合、前者のペアとなる(正規な)シグナル光とアイドラー光を同時カウントする確率Pccは、以下の式(1)で与えられる。 Assuming that the distribution of the logarithm of the photon is a Poisson distribution, the probability Pcc of simultaneously counting the (normal) signal light and the idler light forming the former pair is given by the following equation (1).
Pcc=pαsigαid (1)
ここでpは1タイムスロットあたりの平均光子対数、αsig及びαidは、それぞれ伝搬損失、単一光子検出器の検出効率などによるシグナル光子及びアイドラー光子の減衰率である。
P cc = pα sig α id (1)
Here, p is the average number of log photons per time slot, α sig and α id are the attenuation rates of signal photons and idler photons due to propagation loss, detection efficiency of a single photon detector, and the like, respectively.
一方、後者の偶発的現象による同時カウントの確率Paccは、以下の式(2)で与えられる。 On the other hand, the probability Pacc of simultaneous counting due to the latter accidental phenomenon is given by the following equation (2).
Pacc=(pαsig+dsig)(pαid+did) (2)
ここでdx(x=sig,id)は、第1の検出部22及び第2の検出部32を構成する単一光子検出器の暗電流検出率である。
P acc = (pα sig + d sig ) (pα id + d id ) (2)
Here, d x (x = sig, id) is a dark current detection rate of the single photon detectors constituting the
最大の同時カウント数を与えるようなtcが設定されている条件とは、同時カウントの確率がPcc+Paccとなるときに他ならない。そしてこの時、TaとTTbを比較するときに設けている伝搬遅延時間差t0a−tcは、これらの第1の生鍵A、第2の生鍵Bを取得した際の実際のシステムの伝搬遅延時間差に相当することになる。従ってこの時間補正を用いて、送受信者間の時間同期をとることができるようになる。 The condition under which t c is set so as to give the maximum simultaneous count is the same as when the probability of simultaneous count is P cc + P acc . At this time, the propagation delay time difference t 0a -t c provided when comparing Ta and TTb is equal to the propagation of the actual system when these first raw key A and second raw key B are obtained. This corresponds to the delay time difference. Therefore, by using this time correction, it becomes possible to synchronize the time between the sender and the receiver.
一方、補正起点時刻tcが上記の最適値からずれているとき、同時カウントの確率は偶発カウントのみのPaccとなる。すなわち、最適条件の場合よりPacc分低下する。 On the other hand, when the correction start time t c is deviated from the optimum value of the above, the probability of simultaneous count becomes P acc contingent count only. That is, it is lower by P acc than under the optimum condition.
本発明では、補正起点時刻tcを変化させても、時間同期部26で比較するTTbは積分時間Tの間での時刻情報であることには変わりがないので、結果、上記の同時カウントの確率は、時間同期部26で計算する同時カウント数と比例する。従って、同時カウント数を比較することで、最適な伝搬遅延時間差を与える補正起点時刻tcを容易に検出することができる。
In the present invention, it is changed correction start time t c, since there is no change in it TTb comparing the
伝送路の温度変化等が生じて、伝搬遅延時間が変化する場合、上記最適なtcが変化することになるが、本発明においては、時間同期部26の同時カウント数をみることで上記最適なtcを容易に検出できる。 When the propagation delay time changes due to a change in the temperature of the transmission line or the like, the above-mentioned optimum t c changes. However, in the present invention, the above-described optimum the a t c can be easily detected.
このように、本発明においては、生鍵情報自体を用いて最適な伝搬遅延時間差を決定することができるため、従来例のように時間同期のための別途パルス光が不要となる。 As described above, in the present invention, the optimum propagation delay time difference can be determined using the raw key information itself, so that a separate pulse light for time synchronization as in the conventional example is unnecessary.
システム要件で決まる最小伝搬遅延時間差をΔTdelay.ave−Δτ、最大伝搬遅延時間差をΔTdelay.ave+Δτとしたとき、最小伝搬遅延時間差ΔTdelay.ave−Δτから最大伝搬遅延時間差ΔTdelay.ave+Δτまでの間で補正起点時刻tcを変化させれば、同時カウント確率Pcc+Paccを与える最適な伝搬遅延時間差ΔTdelay.optを必ず見つけることができる。 The minimum propagation delay time difference determined by the system requirements is defined as ΔT delay. ave- Δτ, and the maximum propagation delay time difference is ΔT delay. ave + Δτ, the minimum propagation delay time difference ΔT delay. ave− Δτ to the maximum propagation delay time difference ΔT delay. By changing the correction start time t c in until ave + .DELTA..tau, simultaneous counting probability P cc + P acc provide optimal propagation delay time difference [Delta] T delay. opt can always be found.
なお、この発明は、単一光子光源を用いた量子鍵配送システムに適用することは難しい。なぜなら、単一光子光源を用いた量子鍵配送システムの場合、上記の補正起点時刻tcを変化させても、同時カウント率には変化が生じないためである。 It is difficult to apply the present invention to a quantum key distribution system using a single photon light source. This is because, in the case of a quantum key distribution system using a single-photon source, also by changing the above-mentioned correction start time t c, the simultaneous count rate because the change does not occur.
ここで、この発明では、第2の検出部が第2の生鍵Bを取得する時刻はT+2Δτとなり、従来例での取得時刻Tより長くなっている。この結果、鍵の生成効率という点では従来例より原理的には低下する。 Here, in the present invention, the time at which the second detection unit acquires the second raw key B is T + 2Δτ, which is longer than the acquisition time T in the conventional example. As a result, the key generation efficiency is lower in principle than the conventional example.
しかしながら現実的には、例えば、先述の例で挙げたように、伝送距離の差が20kmであり、量子チャンネル21及び31である光ファイバの温度変化が最大でも40℃程度である場合、伝搬遅延時間差の変動量、すなわち2Δτの値は高々24.8nsec程度にしかならない。鍵レートの低下率は、T/(T+2Δτ)となるので、T=1secとすれば、この場合の鍵の生成効率の低下はほぼ無視できる。
However, in reality, for example, as described in the above-described example, when the difference in the transmission distance is 20 km and the temperature change of the optical fibers that are the
また、量子チャンネル21、31それぞれでの伝搬遅延時間がともに大きく変動するような場合でも、その変動を見越して、ΔTdelay.ave、Δτを設定しておけばよい。
Further, even when the propagation delay time in each of the
以上説明したように、この時間同期方法では、別途パルス光源等を必要とせず、送受信者の時間同期が可能である。このため、より低コストであり、簡易な構成の量子もつれ光源を用いた量子鍵配送システムを提供することができる。 As described above, this time synchronization method does not require a separate pulse light source or the like, and enables time synchronization between the transmitter and the receiver. For this reason, it is possible to provide a quantum key distribution system using a quantum entangled light source with a lower cost and a simple configuration.
12 光源部
20 送信側装置
21、31 光路
22、32 検出部
24、34 信号処理部
26 時間同期部
30 受信側装置
501 ハーフミラー
502 波長板
503、504 偏光ビームスプリッタ
505、506、507、508 単一光子検出器
Claims (2)
第1の起点時刻t0aから第1の終点時刻t0a+Tまでの第1の検出時間Tの間に、前記量子もつれ光子対の一方の光子を受光し、該光子を受光した時刻を示す第1の時刻情報、及び、該光子の観測基底を示す第1の観測基底情報と観測値を示す第1のビット値情報とからなる第1の量子情報を含む第1の生鍵Aを取得する第1の検出部、並びに、
前記第1の検出部から前記第1の生鍵Aを受け取る第1の信号処理部
を有する第1の側の装置と、
第2の起点時刻t0a+ΔTdelay.ave−Δτから、第2の終点時刻t0a+ΔTdelay.ave+T+Δτまでの第2の検出時間T+2Δτの間に、前記量子もつれ光子対の他方の光子を受光し、該光子を受光した時刻を示す第2の時刻情報、及び、該光子の観測基底を示す第2の観測基底情報と観測値を示す第2のビット値情報とからなる第2の量子情報を含む第2の生鍵Bを取得する第2の検出部、並びに、
前記第2の検出部から前記第2の生鍵Bを受け取る第2の信号処理部
を有する第2の側の装置と、
前記第2の信号処理部が有する前記第2の時刻情報と前記第2の観測基底情報を前記第1の信号処理部に送信する古典チャンネルと、
前記第1の信号処理部に設けられ、補正起点時刻tcを最小伝搬遅延時間差t0a+ΔTdelay.ave−Δτから最大伝搬遅延時間差t0a+ΔTdelay.ave+Δτの間で変化させて、それぞれの補正起点時刻tcについて、前記第1の時刻情報と前記第2の時刻情報の同時検出回数を取得し、該同時検出回数が最大となる補正起点時刻tcと前記第1の起点時刻t0aの差tc−t0aを時間原点情報ΔTdelay.optとして取得する時間同期部と
を備え、
前記第1の信号処理部が、前記時間原点情報ΔTdelay.optを用いて、前記第1の量子情報と前記第2の量子情報を時間同期させた後、前記第1及び第2の信号処理部は、暗号鍵を生成する
ことを特徴とする量子鍵配送システム。 A light source unit for generating a entangled photon pair,
During a first detection time T from a first start time t 0a to a first end time t 0a + T, one photon of the quantum entangled photon pair is received, and a time indicating the time at which the photon was received. 1 and a first raw key A including first quantum information including first observation base information indicating an observation base of the photon and first bit value information indicating an observation value. A first detector , and
A first signal processing unit that receives the first raw key A from the first detection unit
A first side device having:
Second start time t 0a + ΔT delay. ave− Δτ, the second end point time t 0a + ΔT delay. During the second detection time T + 2Δτ up to ave + T + Δτ, the other photon of the quantum entangled photon pair is received, second time information indicating the time at which the photon was received , and the observation base of the photon are indicated. A second detector that obtains a second raw key B including second quantum information including second observation base information and second bit value information indicating an observation value ;
A second signal processing unit that receives the second raw key B from the second detection unit
A second side device having:
A classical channel for transmitting the second time information and the second observation basis information included in the second signal processing unit to the first signal processing unit;
Wherein it provided in the first signal processing unit, the correction start time t minimum propagation delay time difference c t 0a + ΔT delay. ave− Δτ to the maximum propagation delay time difference t 0a + ΔT delay. ave + varied between .DELTA..tau, for each of the correction start time t c, we obtain the simultaneous detection count of said second time information and the first time information, the simultaneous detection count is maximum correction start time t c and the first start time t the difference t c -t 0a time origin information [Delta] t delay of 0a. and time synchronization unit to get as opt
With
The first signal processing unit of the time origin information [Delta] T delay. The first and second signal processing units generate an encryption key after time-synchronizing the first quantum information and the second quantum information using opt. system.
前記第1の検出部において第1の起点時刻t0aから第1の終点時刻t0a+Tまでの第1の検出時間Tの間に、前記光源部が発生させた量子もつれ光子対の一方の光子を受光して得られる、第1の時刻情報と、観測基底を示す第1の観測基底情報と観測値を示す第1のビット値情報とからなる第1の量子情報を含む第1の生鍵Aを取得するとともに、前記第2の検出部において、第2の起点時刻t0a+ΔTdelay.ave−Δτから、第2の終点時刻t0a+ΔTdelay.ave+T+Δτまでの第2の検出時間T+2Δτの間に、前記量子もつれ光子対の他方の光子を受光して得られる、第2の時刻情報と、観測基底を示す第2の観測基底情報と観測値を示す第2のビット値情報とからなる第2の量子情報を含む第2の生鍵Bを取得する過程と、
前記第1の信号処理部が、前記第1の検出部から前記第1の生鍵Aを受け取るとともに、前記第2の信号処理部が、前記第2の検出部から前記第2の生鍵Bを受け取る過程と、
前記第2の信号処理部が有する前記第2の時刻情報と前記第2の観測基底情報を前記第1の信号処理部に送信する過程と、
前記時間同期部が、前記第1の時刻情報及び前記第2の時刻情報を取得する過程と、
補正起点時刻tcを最小伝搬遅延時間差t0a+ΔTdelay.ave−Δτから最大伝搬遅延時間差t0a+ΔTdelay.ave+Δτの間で変化させて、それぞれの補正起点時刻tcについて、前記第1の時刻情報と前記第2の時刻情報の同時検出回数を取得し、該同時検出回数が最大となる補正起点時刻tcと第1の起点時刻t0aの差tc−t0aを時間原点情報ΔTdelay.optとして取得する過程と、
前記第1の信号処理部が、前記時間原点情報ΔTdelay.optを用いて、前記第1の量子情報と前記第2の量子情報を時間同期させた後、前記第1及び第2の信号処理部が、暗号鍵を生成する過程と
を備えることを特徴とする時間同期方法。 A light source unit, a first detection unit, a second detection unit, a first signal processing unit, a second signal processing unit, and a time synchronization unit provided in the first signal processing unit. A time synchronization method performed in a quantum key distribution system comprising:
The first between the first start time t 0a of the first detection time T until the first end point time t 0a + T in the detection unit, entangled photon pairs one photon of which the light source unit generates , A first raw key including first quantum information including first time information, first observation base information indicating an observation base, and first bit value information indicating an observation value. A, and the second detection unit obtains the second start time t 0a + ΔT delay. ave− Δτ, the second end point time t 0a + ΔT delay. During a second detection time T + 2Δτ up to ave + T + Δτ, second time information, second observation base information indicating the observation base, and observation value obtained by receiving the other photon of the quantum entangled photon pair Obtaining a second raw key B including second quantum information consisting of second bit value information indicating
The first signal processing unit receives the first raw key A from the first detection unit, and the second signal processing unit transmits the second raw key B from the second detection unit. Receiving the
Transmitting the second time information and the second observation base information included in the second signal processing unit to the first signal processing unit;
A step in which the time synchronization unit acquires the first time information and the second time information;
Minimum propagation delay time correction start time t c difference t 0a + ΔT delay. ave− Δτ to the maximum propagation delay time difference t 0a + ΔT delay. ave + varied between .DELTA..tau, for each of the correction start time t c, we obtain the simultaneous detection count of said second time information and the first time information, the simultaneous detection count is maximum correction start time t c a difference t c -t 0a time origin information [Delta] t delay of the first start time t 0a. obtaining as an opt ;
The first signal processing unit generates the time origin information ΔT delay. after time-synchronizing the first quantum information and the second quantum information using opt , the first and second signal processing units generate an encryption key. Time synchronization method.
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