KR20190071659A - Quantum encryption system for quantum signature - Google Patents

Quantum encryption system for quantum signature Download PDF

Info

Publication number
KR20190071659A
KR20190071659A KR1020190070889A KR20190070889A KR20190071659A KR 20190071659 A KR20190071659 A KR 20190071659A KR 1020190070889 A KR1020190070889 A KR 1020190070889A KR 20190070889 A KR20190070889 A KR 20190070889A KR 20190071659 A KR20190071659 A KR 20190071659A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
quantum
message
signature
qubit
communication device
Prior art date
Application number
KR1020190070889A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102011039B1 (en
Inventor
한상욱
문성욱
김용수
이상윤
조영욱
강민성
Original Assignee
한국과학기술연구원
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술연구원 filed Critical 한국과학기술연구원
Publication of KR20190071659A publication Critical patent/KR20190071659A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102011039B1 publication Critical patent/KR102011039B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/08Key distribution or management, e.g. generation, sharing or updating, of cryptographic keys or passwords
    • H04L9/0816Key establishment, i.e. cryptographic processes or cryptographic protocols whereby a shared secret becomes available to two or more parties, for subsequent use
    • H04L9/0852Quantum cryptography
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/32Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols including means for verifying the identity or authority of a user of the system or for message authentication, e.g. authorization, entity authentication, data integrity or data verification, non-repudiation, key authentication or verification of credentials
    • H04L9/3247Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols including means for verifying the identity or authority of a user of the system or for message authentication, e.g. authorization, entity authentication, data integrity or data verification, non-repudiation, key authentication or verification of credentials involving digital signatures
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L2209/00Additional information or applications relating to cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communication H04L9/00
    • H04L2209/72Signcrypting, i.e. digital signing and encrypting simultaneously

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

The present invention relates to a quantum encryption system comprising: a first communication device for generating a quantum message composed of a message qubit indicating an arbitrary quantum state, encrypting the message qubit through a plurality of polarizing plates to generate a signature qubit, and generating a quantum signature pair consisting of the message qubit and the signature qubit; and a second communication device for receiving the quantum signature pair and verifying the quantum signature pair by decoding the quantum signature pair.

Description

양자서명을 위한 양자 암호화 시스템{QUANTUM ENCRYPTION SYSTEM FOR QUANTUM SIGNATURE}[0001] QUANTUM ENCRYPTION SYSTEM FOR QUANTUM SIGNATURE [

본 발명은 양자 암호화 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 위조가 불가능한 양자서명 쌍을 만들어 안전성을 보장하는 양자서명을 위한 양자 암호화 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a quantum cryptography technique, and more particularly, to a quantum cryptography system for a quantum signature that provides an unforgeable quantum signature pair to ensure safety.

양자암호(quantum cryptography)는 양자역학(quantum mechanics)을 기반으로 하는 암호시스템으로 현대암호와 달리 양자컴퓨터 환경에서도 안전성이 보장된다. 양자암호를 대표하는 양자키분배(quantum key distribution, QKD)는 BB84, B92, 6-state, SARGO04, DPS, COW, MDI 등 다양한 프로토콜들이 제안되었고 상용화를 위한 연구가 활발히 진행 중이다. QKD는 양자상태의 중첩, 불확정성 원리, 복제불가 원리 등이 적용된 양자 채널을 이용하여 무결성을 보장하고, 이 프로토콜을 통해 획득할 수 있는 1회용 비밀키는 기밀통신을 가능하게 한다. 즉, QKD는 기밀성과 무결성을 제공한다. 그러나 암호시스템은 기밀성과 무결성 외에도 인증과 부인방지 기능을 제공해야 하며, 양자암호에서 이와 같은 기능을 제공하는 양자서명(quantum signature)이 반드시 필요하다.Quantum cryptography is a cryptographic system based on quantum mechanics, which is safe in a quantum computer environment, unlike modern cryptography. Various protocols such as BB84, B92, 6-state, SARGO04, DPS, COW, and MDI have been proposed and quantitative key distribution (QKD) QKD guarantees integrity by using a quantum channel to which quantum state superposition, uncertainty principle, non - copy principle is applied, and a one - time secret key which can be acquired through this protocol enables confidential communication. That is, QKD provides confidentiality and integrity. However, in addition to confidentiality and integrity, cryptographic systems must provide authentication and anti-tampering, and quantum signatures are required to provide such functions in quantum cryptography.

상용화 수준까지 연구되고 있는 QKD에 비해 양자서명은 아직까지 이론 및 기초 실험 수준의 연구가 진행되고 있다. 그 주된 이유는 양자암호에서는 공개키 시스템이 존재하지 않기 때문이다. 즉, 현대암호에서는 공개키를 기반으로 전자서명 기능이 효율적으로 구현되어 사용 중인데, 양자에서는 공개키 개념이 없기 때문에 전자서명의 성숙된 기술을 적용하지 못하고 있다. 그래서 대안으로 현대암호에서 대칭키 기반으로 만들어진 서명 프로토콜을 응용하여 중재자 양자서명(arbitrated quantum signature)과 양자 일회용 서명(quantum one-time signature)등이 연구되고 있다. 그러나, 이러한 양자서명 프로토콜들은 대부분 양자서명 쌍(quantum signature pair)을 만들어 주는 양자 암호화기법(quanum encryption)에 취약점이 발견되어 안전성에 위협을 받고 있는 문제가 있다.Compared to QKD, which has been studied up to the level of commercialization, quantum signatures are still under study at the theoretical and basic experimental level. The main reason is that there is no public key system in quantum cryptography. In other words, in modern cryptosystem, digital signature function is efficiently implemented and used based on public key. However, since there is no concept of public key in both, it does not apply mature technology of digital signature. Therefore, an arbitrary quantum signature and a quantum one-time signature are studied by applying a signature protocol based on a symmetric key in an alternate cipher. However, most of these quantum signature protocols are vulnerable to safety due to a vulnerability found in quanum encryption, which creates a quantum signature pair.

한국등록특허 제10-1675674호Korean Patent No. 10-1675674 한국등록특허 제10-0505335호Korean Patent No. 10-0505335

본 발명의 목적은 양자 암호화 기법과 교환검사(swap test)를 사용하는 양자서명 프로토콜에서 발생할 수 있는 위조를 방지하는 높은 자유와 구현의 용이함을 가진 양자 암호화 시스템을 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a quantum cryptography system with high freedom and ease of implementation that prevents tampering that can occur in quantum signature protocols using quantum cryptography and swap testing.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 측면은, 양자 암호화 시스템으로서, 임의의 양자 상태를 나타내는 메시지 큐빗으로 구성되는 양자 메시지를 생성하고, 상기 메시지 큐빗을 복수의 편광판들을 통해 암호화하여 서명 큐빗을 생성하고, 상기 메시지 큐빗과 상기 서명 큐빗으로 구성된 양자서명 쌍을 생성하는 제1 통신장치; 및 상기 제1 통신장치로부터 상기 양자서명 쌍을 수신하고, 상기 양자서명 쌍을 복호화하여 양자서명 쌍을 검증하는 제2 통신장치를 포함한다. According to a first aspect of the present invention, there is provided a quantum cryptography system comprising: a quantum message generating unit configured to generate a quantum message composed of a message qubit indicating an arbitrary quantum state, encrypt the message qubit through a plurality of polarizers, A first communication device for generating a quantum signature pair comprising the message qubits and the signature qubits; And a second communication device that receives the quantum signature pair from the first communication device and decrypts the quantum signature pair to verify the quantum signature pair.

바람직하게, 상기 제1 통신장치는, 상기 메시지 큐빗을 제1 축으로 회전시키는 제1 편광판; 상기 제1 편광판을 통과한 메시지 큐빗을 특정 각도로 회전시키는 제2 편광판; 및 상기 제2 편광판을 통과한 메시지 큐빗을 제2 축으로 회전시키는 제3 편광판을 포함할 수 있다.Preferably, the first communication device includes: a first polarizer for rotating the message qubit in a first axis; A second polarizer for rotating the message qubit through the first polarizer at a specific angle; And a third polarizer that rotates the message qubit through the second polarizer on a second axis.

바람직하게, 상기 제1 내지 제3 편광판에 의하여, 아래의 수식과 같은 회전연산자로 상기 메시지 큐빗이 암호화되어 서명 큐빗이 생성될 수 있다.Preferably, the first to third polarizers can encrypt the message qubit with a rotation operator such that the signature qubit is generated.

[수식]

Figure pat00001
[Equation]
Figure pat00001

여기에서, I는 단위행렬이고, θ는 상기 제2 편광판에 의하여 회전된 각도이고,

Figure pat00002
로서 상기 제1 및 제3 편광판에 의하여 회전된 축을 나타내는 3차원 벡터이고,
Figure pat00003
로서 3개의 파울리 연산자들로 구성되는 벡터이다.Here, I is a unit matrix,? Is an angle rotated by the second polarizer plate,
Figure pat00002
Dimensional vector representing an axis rotated by the first and third polarizing plates,
Figure pat00003
Is a vector composed of three Pauly operators.

바람직하게, 상기 제1 통신장치와 제2 통신장치 사이에서, 상기 제1 통신장치로부터 전송되는 양자서명 쌍이 도청자에 의하여 아래의 수식과 같은 회전연산자로 암호화되는 경우에, θ≠2s,

Figure pat00004
≠2t, 및
Figure pat00005
≠0 에 해당할 수 있다.Preferably, between the first communication device and the second communication device, when the quantum signature pair transmitted from the first communication device is encrypted by an eavesdropper with a rotation operator such as the following equation, θ ≠ 2s,
Figure pat00004
≠ 2t, and
Figure pat00005
0 < / RTI >

[수식]

Figure pat00006
[Equation]
Figure pat00006

여기에서, I는 단위행렬이고, s 및 t는 정수이고,

Figure pat00007
는 회전된 각도,
Figure pat00008
은 회전된 축이다.Where I is a unitary matrix, s and t are integers,
Figure pat00007
Lt; / RTI >
Figure pat00008
Is a rotated axis.

바람직하게, 상기 제2 통신장치는, 상기 제1 통신장치와 공유하고 있는 회전각도 및 회전축을 기초로 상기 회전연산자를 이용하여 상기 양자서명 쌍을 복호화할 수 있다.Preferably, the second communication device can decrypt the quantum signature pair using the rotation operator based on the rotation angle and the rotation axis shared with the first communication device.

바람직하게, 상기 제2 통신장치는, 상기 양자서명 쌍에서 복호화된 서명 큐빗과 메시지 큐빗 각각에 대한 정보를 포함하고 있는 광자들을 입력받아 분할하는 빔스플리터; 및 상기 빔스플리터를 통과하거나 반사하는 광자를 검출하기 위한 제1 및 제2 광 검출기를 포함할 수 있다.Preferably, the second communication device further comprises: a beam splitter for receiving and dividing photons containing information on the signature qubit and the message qubit respectively decoded in the quantum signature pair; And first and second photodetectors for detecting photons that pass through or are reflected by the beam splitter.

바람직하게, 상기 제2 통신장치는, 상기 제1 및 제2 광 검출기로부터 획득된 검출 결과에 따라 상기 복호화된 양자서명 쌍을 구성하는 서명 큐빗과 상기 메시지 큐빗이 일치하는지 여부를 판단할 수 있다.Preferably, the second communication apparatus may determine whether or not the signature qubits constituting the decrypted quantum signature pair and the message qubits coincide with each other according to the detection result obtained from the first and second photodetectors.

상기한 바와 같이 본 발명에 의하면, 위조가 불가능한 양자서명 쌍을 이용하여 양자서명 프로토콜의 인증, 무결성, 부인방지를 보장할 수 있고, 편광판들을 이용하여 양자서명 쌍을 생성하므로 양자 광학 장치로 간단하게 구현할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, authentication, integrity, and non-repudiation of the quantum signature protocol can be guaranteed by using a pair of quantum signatures that can not be falsified, and a pair of quantum signatures is generated using polarizers, There is an effect that can be implemented.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 양자 암호화 시스템에 대한 구성도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 복수의 편광판에 대한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 양자 암호 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 도청자가 존재하는 경우의 양자 암호 시스템에 대한 구성도이다.
도 5는 회전방향과 회전각도를 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 양자 암호 시스템에서 수행된 양자서명의 안전성을 설명하기 위한 예시도이다.
1 is a block diagram of a quantum encryption system according to a preferred embodiment of the present invention.
2 is a view of a plurality of polarizing plates according to one embodiment.
3 is a flowchart illustrating a quantum cryptography method according to an embodiment.
FIG. 4 is a block diagram of a quantum cryptography system in the case where an eavesdropper is present according to an embodiment.
5 is an exemplary view for explaining the rotation direction and the rotation angle.
6 is an exemplary diagram for explaining the security of a quantum signature performed in the quantum cryptography system according to an embodiment.

이하, 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will be more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification. "And / or" include each and every combination of one or more of the mentioned items.

비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.Although the first, second, etc. are used to describe various elements, components and / or sections, it is needless to say that these elements, components and / or sections are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one element, element or section from another element, element or section. Therefore, it goes without saying that the first element, the first element or the first section mentioned below may be the second element, the second element or the second section within the technical spirit of the present invention.

또한, 각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.Also, in each step, the identification code (e.g., a, b, c, etc.) is used for convenience of explanation, and the identification code does not describe the order of each step, Unless the order is described, it may happen differently from the stated order. That is, each step may occur in the same order as described, may be performed substantially concurrently, or may be performed in reverse order.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 “포함한다(comprises)" 및/또는 “포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. It is noted that the terms "comprises" and / or "comprising" used in the specification are intended to be inclusive in a manner similar to the components, steps, operations, and / Or additions.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used in a sense commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Also, commonly used predefined terms are not ideally or excessively interpreted unless explicitly defined otherwise.

또한, 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The following terms are defined in consideration of the functions in the embodiments of the present invention, which may vary depending on the intention of the user, the intention or the custom of the operator. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 양자 암호화 시스템에 대한 구성도이다.1 is a block diagram of a quantum encryption system according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 양자 암호화 시스템(100)은 제1 통신장치(110) 및 제2 통신장치(120)를 포함하고, 제2 통신장치(110) 및 제2 통신장치(120)는 양자 채널을 통하여 연결된다. 1, the quantum cryptography system 100 includes a first communication device 110 and a second communication device 120, and the second communication device 110 and the second communication device 120 include a quantum channel Lt; / RTI >

제1 통신장치(110)는 송신장치(이른바, Alice)이고, 제2 통신장치(120)는 수신장치(이른바, Bob)이다. 바람직하게, 제1 통신장치(110) 및 제2 통신장치(120)는 양자 키 분배(Quantum Key Distribution)를 수행하는 통신장치로서, 그 각각은 본원발명이 속하는 통상의 기술자에 의하여 용이하게 구현될 수 있고, 그 구현방식은 다양하게 변형될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 통신장치(110 및 120)에서 수행되는 양자 키 분배 방식은 다양한 방식이 적용될 수 있고, 예를 들어, BB84 프로토콜이 적용될 수 있다. 제1 및 제2 통신장치(110 및 120) 각각은 양자 키 분배를 수행하기 위한 기본적인 구성요소들을 모두 구비하고 있고, 양자 키 분배를 수행하기 위한 구성요소들 및 양자 키 분배를 수행하는 과정은 다양한 종래의 기술이 적용될 수 있다는 가정하에, 여기에서는, 본 발명에 따른 양자서명을 위한 양자 암호화를 수행하기 위하여 더 구비되는 구성요소들 및 해당 구성요소들을 통하여 수행되는 양자서명을 위한 양자 암호화 방법을 중심으로 설명한다. The first communication device 110 is a transmitting device (so-called Alice) and the second communication device 120 is a receiving device (so-called Bob). Preferably, the first communication device 110 and the second communication device 120 are communication devices that perform quantum key distribution, each of which is easily implemented by a person skilled in the art to which the present invention pertains And the implementation method can be variously modified. In addition, various methods can be applied to the quantum key distribution method performed by the first and second communication devices 110 and 120, for example, the BB84 protocol can be applied. Each of the first and second communication devices 110 and 120 has all of the basic components for performing quantum key distribution, and the components for performing quantum key distribution and the process of performing quantum key distribution are various Assuming that the conventional technique can be applied, here, the constituent elements further provided for performing quantum encryption for the quantum signature according to the present invention, and the quantum encryption method for quantum signature performed through the constituent elements, .

제1 통신장치(110)는 SPDC(Spontaneous parametric down-conversion)(111), SPDC(111) 내부에 포함되는 BBO(Beta Barium Borate) 크리스탈(112), 하나의 편광판(113), 복수의 편광판(114), 및 하나의 편광판(115)을 포함한다. The first communication device 110 includes a spontaneous parametric down-conversion (SPDC) 111, a BBO (Beta Barium Borate) crystal 112 included in the SPDC 111, a single polarizer 113, 114, and one polarizing plate 115.

SPDC(111)는 동일한 양자 상태를 가지는 2개의 광자를 생성하는 장치이다. 바람직하게, SPDC(111)에서, 레이저로 펌핑하여 나온 하나의 광자는 BBO 크리스탈(112)을 통과하여 두개의 광자로 되는바, SPDC(111)로부터 동일한 양자 상태를 가지는 2개의 광자가 출력될 수 있다.The SPDC 111 is a device for generating two photons having the same quantum state. Preferably, in the SPDC 111, one photon pumped out by the laser passes through the BBO crystal 112 and becomes two photons, and two photons having the same quantum state can be output from the SPDC 111 have.

하나의 편광판(113 및 115)은 SPDC(111)로부터 생성된 동일한 양자 상태를 가지는 2개의 광자 각각을 전달받아, 광자를 양자 메시지 상태로 변환 시킨다.One of the polarizers 113 and 115 receives each of the two photons having the same quantum state generated from the SPDC 111 and converts the photon into a quantum message state.

복수의 편광판(114)은 양자 메시지를 구성하는 임의의 양자 상태를 나타내는 메시지 큐빗(Qbit)을 암호화하는 것으로서, 바람직하게, 메시지 큐빗을 특정 축으로 특정 각도 회전시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 도 2를 참조하면, 복수의 편광판(114)은 제1 편광판(114-1), 제2 편광판(114-2), 및 제3 편광판(114-3)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 메시지 큐빗이 복수의 편광판(114)에 입력되면, 메시지 큐빗 각각은 제1 내지 제3 편광판들(114-1 내지 114-3)을 통과하면서, 제1 편광판(114-1)에 의하여 회전축이

Figure pat00009
만큼 회전되고, 제2 편광판(114-2)에 의하여 회전각이
Figure pat00010
만큼 회전되고, 제3 편광판(114-3)에 의하여 회전축이
Figure pat00011
만큼 회전될 수 있다. 여기에서, 큐빗, 즉, 양자 상태에 대한 정보는 광자에 포함되어 각 구성요소로 전달되는 것이나, 이하에서는 설명의 편의를 위하여, 큐빗이 각 구성요소들 간에 이동 및 전달되는 것으로 표현한다.The plurality of polarizing plates 114 are for encrypting a message qubit (Qbit) indicating any quantum state constituting a quantum message, and can preferably rotate the message qubit to a specific angle on a specific axis. More specifically, referring to FIG. 2, the plurality of polarizing plates 114 may include a first polarizing plate 114-1, a second polarizing plate 114-2, and a third polarizing plate 114-3. For example, when a message qubit is input to the plurality of polarizers 114, each of the message qubits passes through the first to third polarizers 114-1 to 114-3 and is transmitted to the first polarizer 114-1 Therefore,
Figure pat00009
, And the rotation angle of the second polarizer plate 114-2
Figure pat00010
And the third polarizing plate 114-3 rotates the rotation axis
Figure pat00011
. Here, the information on the qubit, that is, the quantum state is included in the photon and is transmitted to each component. Hereinafter, for convenience of explanation, the qubit is expressed as being moved and transferred between the respective components.

제2 통신장치(120)는 복수의 편광판(121), 빔 스플리터(122), 제1 광 검출기(123), 및 제2 광 검출기(124)를 포함한다. 여기에서, 빔 스플리터(122), 제1 광 검출기(123), 및 제2 광 검출기(124)는 제1 통신장치(110)로부터 전송된 양자서명 쌍을 홍-오우-만델(Hong-Ou-Mandel) 간섭계를 이용하여 검증하기 위해 구비되는 구성들이다. 또한, 제2 통신장치(120)는 제1 통신장치(110)로부터 전송된 임의의 두 광자들의 양자 상태가 얼마나 일치하는지 여부를 교환검사(swap test)를 이용하여 확인할 수 있고, 본 발명과 같은 선형 광학(linear optic) 기반에서는 홍-오우-만델 간섭계를 이용하여 교환 검사가 구현될 수 있다. The second communication device 120 includes a plurality of polarizing plates 121, a beam splitter 122, a first photodetector 123, and a second photodetector 124. [ Here, the beam splitter 122, the first photodetector 123, and the second photodetector 124 convert the quantum signature pair transmitted from the first communication device 110 to a Hong-Ou- Mandel < / RTI > interferometer. In addition, the second communication device 120 can confirm by using a swap test how much the quantum states of any two photons transmitted from the first communication device 110 match, On a linear optic basis, the exchange inspection can be implemented using the Hong-Ou-Mandel interferometer.

복수의 편광판(121)은 제1 통신장치(110)로부터 수신된 양자서명 쌍을 입력받아 복호화하는 것으로서, 제1 통신장치(110)의 복수의 편광판(114)과 유사하게, 제1 내지 제3 편광판을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 복수의 편광판(121)은 도 2에 도시된 바와 같이 배치된 제1 내지 제3 편광판을 포함하고, 복수의 편광판(121)의 제1 및 제3 편광판은 제1 통신장치(110)의 제1 및 제3 편광판(114-1, 및 114-3)과 회전축의 회전값이 동일하게 설정되고, 복수의 편광판(121)의 제2 편광판의 회전각의 회전값은 제1 통신장치(110)의 제2 편광판(114-2)의 회전각의 회전값에 대하여 역으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 통신장치(110)의 제1 편광판(114-1)의 회전축의 회전값이

Figure pat00012
이고, 제2 편광판(114-2)의 회전각의 회전값이
Figure pat00013
이고, 제3 편광판(114-3)의 회전축의 회전값이
Figure pat00014
인 경우, 제2 통신장치(120)의 복수의 편광판(121)의 제1 편광판의 회전축의 회전값은
Figure pat00015
이고, 제2 편광판의 회전각의 회전값은
Figure pat00016
이고, 제3 편광판의 회전축의 회전값은
Figure pat00017
이 될 수 있다.The plurality of polarizing plates 121 receives and quantizes the quantum signature pairs received from the first communication device 110 and is similar to the plurality of polarizing plates 114 of the first communication device 110, And a polarizing plate. More specifically, the plurality of polarizing plates 121 include first to third polarizing plates arranged as shown in FIG. 2, and the first and third polarizing plates of the plurality of polarizing plates 121 are disposed on the first communication device 110 And the rotation values of the rotation angles of the second polarizing plates of the plurality of polarizing plates 121 are set to be the same as the rotation values of the first and third polarizing plates 114-1 and 114-3 of the first communication device Can be set inversely to the rotation value of the rotation angle of the second polarizer plate 114-2 of the second polarizer plate 110. [ For example, if the rotation value of the rotation axis of the first polarizing plate 114-1 of the first communication device 110 is
Figure pat00012
, And the rotation value of the rotation angle of the second polarizer plate 114-2 is
Figure pat00013
, And the rotation value of the rotation axis of the third polarizing plate 114-3 is
Figure pat00014
, The rotation value of the rotation axis of the first polarizer of the plurality of polarizers 121 of the second communication device 120 is
Figure pat00015
, And the rotation value of the rotation angle of the second polarizer plate is
Figure pat00016
, And the rotation value of the rotation axis of the third polarizer plate is
Figure pat00017
.

빔 스플리터(122)는 양자서명 쌍 중 복수의 편광판(121)을 통하여 복호화된 서명 큐빗과 메시지 큐빗을 입력받아 분할하는 것으로, 바람직하게, 복호화된 서명 큐빗에 대한 정보를 포함하고 있는 광자 및 메시지 큐빗에 대한 정보를 포함하고 있는 광자를 입력받아 분할한다.The beam splitter 122 receives and divides the signature qubits and the message qubits decrypted through the plurality of polarizers 121 of the quantum signature pairs and preferably transmits the photons and the message qubits containing information on the decrypted signature qubits And then divides the received photon.

제1 및 제2 광 검출기(123 및 124)는 빔 스플리터(122)를 통과하거나 반사하는 광자를 검출하는 것으로서, 제2 통신장치(120)의 제어부(도면에 도시되지 않음)는 제1 및 제2 광 검출기(123 및 124) 각각을 통하여 검출된 광자에 대한 정보에 따라 복호화된 서명 큐빗과 메시지 큐빗이 일치하는지 여부를 확인하여, 양자서명 쌍의 검증을 수행할 수 있다.The first and second photodetectors 123 and 124 detect photons that pass through or are reflected by the beam splitter 122. The control unit of the second communication device 120 (not shown) It is possible to verify the quantum signature pair by checking whether the signature qubits and the message qubits decoded according to the information on the photons detected through the two photodetectors 123 and 124, respectively.

도 3은 일 실시예에 따른 양자 암호 방법을 나타내는 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a quantum cryptography method according to an embodiment.

도 3을 참조하여, 도 1의 제1 통신장치(110) 및 제2 통신장치(120) 각각의 구성요소를 통하여 양자서명을 위한 양자 암호화가 수행되는 과정을 보다 상세하게 설명한다.The process of quantum encryption for quantum signature through the components of the first communication device 110 and the second communication device 120 of FIG. 1 will be described in more detail with reference to FIG.

제1 통신장치(110)는 양자 메시지를 생성한다(단계 S310). 여기에서, 양자 메시지는 임의의 양자 상태를 나타내는 메시지 큐빗들로 구성되고, 메시지 큐빗들로 구성된 양자 메시지에 대한 정보는 광자에 포함되어 전달되나, 설명의 편의를 위하여 양자 메시지 자체가 전달되는 것으로 표현한다. 보다 구체적으로, 제1 통신장치(110)의 SPDC(111)에서 광자가 생성되면, 광자는 BBO 크리스탈(112)을 통과하면서 분할되어 2개의 경로를 통과하게 되고, 2개의 경로 각각에 있는 편광판(113 및 115)을 통하여 광자는 양자 메시지 상태로 변환된다. 또한, 2개의 경로 중 한 경로는 양자 메시지를 암호화 하여 제2 통신장치(120)로 전송하고, 나머지 한 경로는 양자 메시지를 암호화 하지 않고 바로 제2 통신장치(120)전송한다. The first communication device 110 generates a quantum message (step S310). Here, the quantum message is composed of message qubits representing an arbitrary quantum state, information about a quantum message composed of message qubits is included in the photon, but it is expressed that the quantum message itself is transmitted for convenience of explanation do. More specifically, when a photon is generated in the SPDC 111 of the first communication device 110, the photon is split while passing through the BBO crystal 112 to pass through the two paths, and the polarizer 113 and 115, the photons are converted to a quantum message state. In addition, one of the two paths transmits the quantum message to the second communication apparatus 120, and the other path transmits the quantum message directly to the second communication apparatus 120 without encryption.

양자 메시지가 암호화되어 제2 통신장치(120)로 전송되는 과정을 보면, 제1 통신장치(110)의 복수의 편광판(114)은 양자 메시지를 암호화 하여 양자 서명 쌍을 생성한다(단계 S320). 보다 구체적으로, 양자 메시지를 구성하는 메시지 큐빗 각각은 복수의 편광판(114)을 구성하는 제1 편광판(114-1)을 통하여 제1 축으로 회전되고, 제2 편광판(114-2)을 통하여 특정 각도로 회전되고, 제3 편광판(114-3)을 통하여 제2 축으로 회전된다. 즉, 제1 내지 제3 편광판들(114-1 내지 114-3)에 의하여, 양자 메시지를 구성하는 각 메시지 큐빗은 [식 1]과 같은 회전연산자로 암호화되는 것이다. Referring to the process in which the quantum message is encrypted and transmitted to the second communication device 120, the plurality of polarizers 114 of the first communication device 110 encrypt the quantum message to generate a quantum pair (step S320). More specifically, each of the message qubits constituting the quantum message is rotated on the first axis through the first polarizing plate 114-1 constituting the plurality of polarizing plates 114, and transmitted through the second polarizing plate 114-2 And is rotated on the second axis through the third polarizing plate 114-3. That is, by the first to third polarizers 114-1 to 114-3, each message qubit constituting the quantum message is encrypted by the rotation operator as shown in [Equation 1].

[식 1]

Figure pat00018
[Formula 1]
Figure pat00018

여기에서, I는 단위행렬이고, θ는 상기 제2 편광판(114-2)에 의하여 회전된 각도이고,

Figure pat00019
로서 상기 제1 및 제3 편광판(114-1 및 114-3)에 의하여 회전된 축을 나타내는 3차원 벡터이고,
Figure pat00020
로서 3개의 파울리 연산자(Pauli operator)들로 구성되는 벡터이다. [식 1]의 회전연산자는 비 교환관계(non-commutation relation)를 가지고 있는 것으로서 파울리 연산자들의 선형 결합에 해당한다. 또한, 회전연산자
Figure pat00021
는 회전축과 회전각으로 큐빗을 블로흐 스피어(Bloch sphere) 표면상의 원하는 지점으로 옮길 수 있으며, 이는 회전연산자
Figure pat00022
가 2차원 유티타리
Figure pat00023
와 동일하다는 것을 의미한다. 회전연산자에 대한 보다 구체적인 설명은 이하에서 한다.Here, I is a unit matrix,? Is an angle rotated by the second polarizing plate 114-2,
Figure pat00019
Dimensional vector representing an axis rotated by the first and third polarizing plates 114-1 and 114-3,
Figure pat00020
Is a vector consisting of three Pauli operators. The rotation operator in [Equation 1] has a non-commutation relation and corresponds to the linear combination of the Pauly operators. In addition,
Figure pat00021
Can move the qubit to the desired point on the surface of the Bloch sphere with the rotation axis and the rotation angle,
Figure pat00022
A two-dimensional utilitarian
Figure pat00023
. ≪ / RTI > A more detailed description of the rotation operator will be given below.

바람직하게, [식 1]의 회전연산자로 암호화된 메시지 큐빗은 서명 큐빗이라 하고, 메시지 큐빗과 서명 큐빗은 양자서명 쌍을 구성한다. 즉, 양자서명 쌍은 2개의 경로 각각을 통하여 제2 통신장치(120)로 전송되는 양자 메시지, 즉, 메시지 큐빗과, 암호화된 양자 메시지, 즉, 서명 큐빗으로 구성되는 것이고, 양자서명 쌍은 [식 2]와 같이 표현된다. Preferably, the message qubits encrypted with the rotation operator of Equation (1) are called signature qubits, and the message qubits and signature qubits constitute a pair of quantum signatures. That is, the quantum signature pair consists of a quantum message, i.e., a message qubit, and an encrypted quantum message, i.e., a signature qubit, transmitted to the second communication device 120 via each of the two paths, (2).

[식 2]

Figure pat00024
[Formula 2]
Figure pat00024

여기에서,

Figure pat00025
Figure pat00026
은 메시지 큐빗으로서, 보다 상세하게
Figure pat00027
은 메시지이고,
Figure pat00028
은 메시지에 대응하는 양자 상태를 나타내는 것이고,
Figure pat00029
은 서명 큐빗 이다. From here,
Figure pat00025
And
Figure pat00026
Quot; is a message < RTI ID = 0.0 >
Figure pat00027
Is a message,
Figure pat00028
Represents a quantum state corresponding to a message,
Figure pat00029
Is a signature qubit.

제1 통신장치(110)는 양자서명 쌍을 제2 통신장치(120)에 전송한다(단계 S330). 여기에서, 양자서명 쌍을 구성하는 메시지 큐빗과 서명 큐빗은 각각 서로 다른 양자 채널을 통하여 제2 통신장치(120)에 전송될 수 있다.The first communication device 110 transmits the quantum signature pair to the second communication device 120 (step S330). Here, the message qubits and the signature qubits that constitute the pair of quantum signatures may be transmitted to the second communication device 120 through different quantum channels, respectively.

제2 통신장치(120)는 제1 통신장치(110)로부터 수신한 양자서명 쌍을 복호화한다(단계 S340). 바람직하게, 제2 통신장치(120)는 제1 통신장치(110)로부터 서로 다른 경로를 통하여, 암호화된 양자 메시지와 암호화되지 않은 양자 메시지를 모두 수신하고, 이 중 암호화된 양자 메시지에 대하여 복호화를 수행할 수 있다. The second communication device 120 decrypts the quantum signature pair received from the first communication device 110 (step S340). Preferably, the second communication device 120 receives both the encrypted quantum message and the unencrypted quantum message from the first communication device 110 via different paths, and decrypts the encrypted quantum message Can be performed.

보다 구체적으로, 제2 통신장치(120)의 복수의 편광판(121)은 제1 통신장치(110)와 공유하고 있는 회전각도 및 회전축을 기초로 상기 양자서명 쌍을 구성하는 서명 큐빗을 회전시켜 양자서명 쌍을 복호화한다. 여기에서, 제1 통신장치(110)에서 메시지 큐빗을 어떠한 회전축과 어떠한 회전각을 이용하여 암호화할 것인지는 제1 및 제2 통신장치(110 및 120)간에 사전에 공유되어 있는 것이다. 서명 큐빗 각각은 복수의 편광판(121)을 구성하는 제1' 편광판을 통하여 제1' 축으로 회전되고, 제2' 편광판을 통하여 특정 각도'로 회전되고, 제3' 편광판을 통하여 제2' 축으로 회전된다. 즉, 제1' 내지 제3' 편광판들에 의하여, 각 서명 큐빗은 [식 3]과 같은 회전연산자로 복호화되는 것이다.More specifically, the plurality of polarizers 121 of the second communication device 120 rotate the signature qubits constituting the pair of quantum signatures based on the rotation angle and the rotation axis which are shared with the first communication device 110, Decrypt the signature pair. Here, it is pre-shared between the first and second communication apparatuses 110 and 120 as to what rotation axis the message qubit in the first communication apparatus 110 is to be encrypted by using the rotation angle. Each of the signature qubits is rotated through a first 'polarizer plate constituting a plurality of polarizers 121, rotated at a specific angle' through a second 'polarizer plate, and transmitted through a third' polarizer plate to a second ' . That is, by the first to third polarizers, each signature qubit is decoded by a rotation operator as in [Equation 3].

[식 3]

Figure pat00030
[Formula 3]
Figure pat00030

제2 통신장치(120)는 복호화된 양자서명 쌍을 검증한다(단계 S350). 여기에서, 복호화된 양자서명 쌍은 제1 통신장치(110)로부터 전송된 암호화되지 않은 양자 메시지, 즉, 메시지 큐빗과, 제1 통신장치(110)로부터 전송된 후 복호화된 서명 큐빗으로 구성된다. 바람직하게, 양자서명 쌍의 검증 방법에는 홍-오우-만델(Hong-Ou-Mandel) 간섭계가 이용될 수 있다. The second communication device 120 verifies the decrypted quantum signature pair (step S350). Here, the decrypted quantum signature pair is composed of an unencrypted quantum message, i.e., a message qubit, transmitted from the first communication device 110, and a signature qubit, decrypted after being transmitted from the first communication device 110. Preferably, a Hong-Ou-Mandel interferometer may be used for the verification of the quantum signature pair.

보다 구체적으로, 제2 통신장치(120)의 빔 스플리터(122)는 복호화된 양자서명 쌍을 구성하는 복호화된 서명 큐빗과 메시지 큐빗을 입력받는다. 즉, 복호화된 서명 큐빗과 메시지 큐빗 각각에 대한 정보가 포함되어 있는 광자들이 빔 스플리터(122)에 입력되는 것이다. 빔 스플리터(122)에 입력된 후 빔 스플리터(122)를 통과하거나 반사하는 광자는 제1 및 제2 광 검출기(123 및 124)를 통하여 검출되고, 제1 및 제2 광 검출기(123 및 124)를 통하여 검출된 결과에 따라 복호화된 양자서명 쌍을 구성하는 복호화된 서명 큐빗과 메시지 큐빗이 일치하는지 여부가 판단된다. More specifically, the beam splitter 122 of the second communication device 120 receives the decoded signature qubits and the message qubits constituting the decrypted quantum signature pair. That is, the photons containing the information about the decoded signature qubit and the message qubit are input to the beam splitter 122. Photons that enter the beam splitter 122 and then pass through or are reflected by the beam splitter 122 are detected through the first and second photodetectors 123 and 124 and the first and second photodetectors 123 and 124, It is determined whether or not the decoded signature qubits constituting the decrypted quantum signature pair and the message qubits coincide with each other.

바람직하게, 서명 큐빗과 메시지 큐빗이 제2 통신장치(120)에 구성된 홍-오우-만델 간섭계를 지나면서, 제1 및 제2 광 검출기(123 및 124)에 도달하면 전기신호가 발생한다. 서명 큐빗과 메시지 큐빗의 일치정도에 따라, 서명 큐빗과 메시지 큐빗이 일치하지 않는다면 제1 및 제2 광 검출기(123 및 124)에 동시에 전기신호가 발생하여 일치 카운트(coincidence counts)가 발생하고, 서명 큐빗과 메시지 큐빗이 일치한다면 제1 및 제2 광 검출기(123 및 124)에 동시에 전기신호가 발생하지 않아 일치 카운트가 발생하지 않는다. 즉, 서명 큐빗과 메시지 큐빗이 서로 수직하여 완전히 일치하지 않는다면 일치 카운트는 최대가 되고, 일치하는 정도에 따라 일치 카운트는 감소하거나 최소가 될 수 있다. 여기에서, 일치하는 것으로 판단되면, 양자서명 쌍은 안전한 것으로 검증되는 것이다. Preferably, an electrical signal is generated when the signature qubit and the message qubit pass through the Hong-Ou-Mandel interferometer configured in the second communication device 120, reaching the first and second photodetectors 123 and 124. If the signature qubits do not coincide with the message qubits according to the degree of coincidence between the signature qubits and the message qubits, an electrical signal is generated simultaneously with the first and second optical detectors 123 and 124 to generate coincidence counts, If the qubit and the message qubit match, no electrical signal is generated at the first and second photodetectors 123 and 124 at the same time, and no coincidence count occurs. That is, if the signature qubits and the message qubits are not completely perpendicular to each other, the coincidence count is maximized, and the coincidence count can be reduced or minimized depending on the degree of coincidence. Here, if it is determined that there is a match, the quantum signature pair is verified to be secure.

상기에서 설명된 양자서명을 위한 양자 암호화 방법에 의하면, 비교환 관계에 있는 회전연산자를 이용하여 앙자서명 쌍을 생성하므로, 제1 통신장치(110)와 제2 통신장치(120) 사이에서 도청자가 제1 통신장치(110)로부터 전송되는 양자 메시지 및 양자서명 쌍을 암호화 하는 경우, 양자서명 쌍을 검증하는 과정에서 도청자의 유무, 즉, 양자서명 쌍이 위조가 되었음이 판단될 수 있다. 이하, 도 4를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.According to the above-described quantum encryption method for quantum signature, a polling signature pair is generated by using a rotation operator in a non-exchange relationship, so that the first communication device 110 and the second communication device 120 communicate with each other, In the case of encrypting the quantum message and the quantum signature pair transmitted from the first communication apparatus 110, it can be determined that the presence of the eavesdropper, that is, the quantum signature pair is falsified in the process of verifying the quantum signature pair. Hereinafter, this will be described in more detail with reference to FIG.

도 4는 일 실시예에 따른 도청자가 존재하는 경우의 양자 암호 시스템에 대한 구성도이다.FIG. 4 is a block diagram of a quantum cryptography system in the case where an eavesdropper is present according to an embodiment.

도 4를 참조하면, 제1 통신장치(110)와 제2 통신장치(120) 사이에 도청자에 의한 제3 통신장치(130)가 더 포함되고, 제3 통신장치(130)는 제1 통신장치(110)로부터 전송되는 양자서명 쌍을 암호화 하기 위한 복수의 편광판(131 및 132)을 포함한다. 여기에서, 제1 및 제2 통신장치(110 및 120)는 상기에서 설명되었으므로, 여기에서는 생략한다. 또한, 상기에서 설명된 제1 및 제2 통신장치(110 및 120)를 통하여 수행되는 양자 암호화 방법도 여기에서 동일하게 적용되므로 간략하게 설명한다.4, the third communication device 130 further includes an eavesdropper 130 between the first communication device 110 and the second communication device 120. The third communication device 130 includes a first communication device And a plurality of polarization plates 131 and 132 for encrypting the quantum signature pair transmitted from the apparatus 110. [ Here, since the first and second communication apparatuses 110 and 120 have been described above, they are omitted here. In addition, the quantum encryption method performed through the first and second communication devices 110 and 120 described above is also applied here, and therefore, will be briefly described.

제1 통신장치(110)에 의하여 [식 2]와 같이 표현되는 양자서명 쌍이 생성되고 양자서명 쌍이 제2 통신장치(120)로 전송되는 과정에서, 제3 통신장치(130)는 양자서명 쌍을 입력 받는다. 제3 통신장치(130)의 복수의 편광판(131 및 132) 각각은 양자서명 쌍을 구성하는 서명 큐빗 및 메시지 큐빗 각각을 [식 4]에 해당하는 회전연산자로 암호화할 수 있다. 복수의 편광판(131 및 132) 각각은 제1 통신장치(110)의 복수의 편광판(114)과 유사하게 제1'' 내지 제3'' 편광판들로 구성될 수 있고, 제1'' 내지 제3'' 편광판들에 의하여 [식 4]의 회전연산자로 암호화 하는 방식은 상기에서 설명된 내용이 동일하게 적용된다.In the process of generating a quantum signature pair expressed by [Equation 2] by the first communication device 110 and transmitting the quantum signature pair to the second communication device 120, the third communication device 130 transmits the quantum signature pair Receive input. Each of the plurality of polarizers 131 and 132 of the third communication device 130 can encrypt each of the signature qubits and the message qubits constituting the pair of quantum signatures with a rotation operator corresponding to [Equation 4]. Each of the plurality of polarizing plates 131 and 132 may be composed of first to third polarizing plates similar to the plurality of polarizing plates 114 of the first communication device 110, The method of encrypting by the rotation operator of [Equation 4] by the 3 '' polarizing plates is the same as described above.

[식 4]

Figure pat00031
[Formula 4]
Figure pat00031

여기에서, I는 단위행렬이고,

Figure pat00032
는 회전된 각도,
Figure pat00033
은 회전된 축이고,
Figure pat00034
로서 3개의 파울리 연산자(Pauli operator)들로 구성되는 벡터이다.Here, I is a unitary matrix,
Figure pat00032
Lt; / RTI >
Figure pat00033
Is a rotated axis,
Figure pat00034
Is a vector consisting of three Pauli operators.

제3 통신장치(130)에서 [식 4]에 의하여 암호화된 후 제2 통신장치(120)로 전송되는 양자서명 쌍은 [식 5]와 같이 표현될 수 있다. The quantum signature pair encrypted in the third communication device 130 by the [Equation 4] and then transmitted to the second communication device 120 can be expressed as [Equation 5].

[식 5]

Figure pat00035
[Formula 5]
Figure pat00035

제2 통신장치(120)는 복수의 편광판(121)을 통하여 제3 통신장치(130)로부터 수신한 양자서명 쌍을 [식 3]의 회전연산자를 이용하여 [식 6]과 같이 복호화 한다. The second communication apparatus 120 decodes the quantum signature pairs received from the third communication apparatus 130 through the plurality of polarizing plates 121 by using the rotation operator of [Equation 3] as shown in [Equation 6].

[식 6]

Figure pat00036
[Formula 6]
Figure pat00036

그 다음, 제2 통신장치(120)는 빔 스플리터(122), 및 제1 및 제2 광 검출기(123 및 124)를 통하여 복호화된 양자서명 쌍에서 메시지 큐빗에 해당하는

Figure pat00037
과 복호화된 서명 큐빗에 해당하는
Figure pat00038
가 일치하는지 여부가 확인된다. 여기에서는, 도청자의 제3 통신장치(130)에 의한 양자서명 쌍의 위조가 있었으므로, 메시지 큐빗과 복호화된 서명 큐빗이 일치하지 않는 것으로 확인되어야, 본 발명에 따른 양자 암호화 방법이 도청자에 대하여 안전한 것에 해당한다.The second communication device 120 then receives the beam quadrature corresponding to the message qubits in the beam splitter 122 and the quantum signature pair decoded through the first and second optical detectors 123 and 124
Figure pat00037
And a decrypted signature qubit
Figure pat00038
Are matched. Here, since the quantum signature pair has been falsified by the third communication device 130 of the eavesdropper, it is confirmed that the message qubit and the decoded signature qubit do not coincide with each other, so that the quantum encryption method according to the present invention It is safe.

즉, 도청자에 의한 위조에 안전하기 위해서는, [식 1]과 [식 4]에 대하여,

Figure pat00039
Figure pat00040
이 서로 비교환의 관계에 있어야 하고, 비교환 관계를 만족하기 위해서는 [식 7]을 만족하는 경우로서,
Figure pat00041
,
Figure pat00042
, 또는
Figure pat00043
의 경우에 해당한다. 여기에서, s 및 t는 정수이다.That is, in order to be safe from forgery by the eavesdropper, for [Equation 1] and [Equation 4]
Figure pat00039
and
Figure pat00040
Exchange relationship, and in order to satisfy the non-exchange relationship, Equation (7) is satisfied,
Figure pat00041
,
Figure pat00042
, or
Figure pat00043
. Here, s and t are integers.

[식 7]

Figure pat00044
[Equation 7]
Figure pat00044

따라서, 제1 통신장치(110)에서 암호화하기 위하여 이용하는 회전연산자와 도청자의 제3 통신장치(110)에서 암호화하기 위하여 이용하는 회전연산자 간에, θ≠2s,

Figure pat00045
≠2t, 및
Figure pat00046
≠0의 조건을 만족하는 경우라면, 회전연산자는 비교환 관계를 갖게 되므로, 도청자에 의하여 임의의 회전연산자로 암호화되더라도 양자서명 쌍의 검증 단계에서 복호화된 서명 큐빗과 메시지 큐빗이 일치하지 않는 것으로 판단되어 도청자의 유무가 판단될 수 있다. Therefore, between the rotation operator used for encryption in the first communication device 110 and the rotation operator used for encryption in the third communication device 110 of the eavesdropper, θ ≠ 2s,
Figure pat00045
≠ 2t, and
Figure pat00046
≠ 0, the rotation operator has a non-exchange relationship. Therefore, even if it is encrypted with an arbitrary rotation operator by the eavesdropper, the signature qubit and the message qubit that are decrypted in the verification step of the quantum signature pair do not match The presence or absence of an eavesdropper can be judged.

이하에서는, 본 발명에 따른 양자 암호화 방법이 도청자에 대하여 안전함을 증명하기 위하여 메시지 큐빗과 서명 큐빗의 일치함의 정도를 양자 신뢰도(fidelity)로 정량화 하여 나타내 보겠다.Hereinafter, in order to prove that the quantum encryption method according to the present invention is safe for the eavesdropper, the degree of coincidence between the message qubits and the signature qubits is quantified to quantum reliability (fidelity).

양자 정보 이론(quantum estimation theory)에서 두 큐빗

Figure pat00047
Figure pat00048
의 일치함의 정도는 양자 신뢰도 F(A, B)로서, [식 8]과 같이 표현될 수 있다.In the quantum estimation theory,
Figure pat00047
and
Figure pat00048
Is the quantum reliability F (A, B) and can be expressed as [Equation 8].

[식 8]

Figure pat00049
[Equation 8]
Figure pat00049

만약 두 큐빗(A, B)이 모두 순수 상태(pure state)라면 양자 신뢰도는 울만의 신뢰도(Uhlmann's fidelity)로 [식 9]와 같이 표현될 수 있다.If both qubits (A, B) are pure states, the quantum reliability can be expressed as Uhlmann's fidelity as in Eq. (9).

[식 9]

Figure pat00050
[Equation 9]
Figure pat00050

[식 9]를 참조하면, 신뢰도는 최소 0에서 최대 1까지 범위를 가지고 두 큐빗이 완전히 다르다면 신뢰도는 0이고 일치한다면 1이 됨을 알 수 있다. 또한, 상기에서 설명한 두 큐빗의 일치여부에 대한 검증을 수행하는 홍-오우-만델 간섭계의 매커니즘, 즉, 두 큐빗의 일치정도에 따라 일치 카운트가 변화되는 매커니즘은 신뢰도(fidelity)와 완전히 일치하므로, 신뢰도(fidelity)를 이용하면 본 발명에 따른 양자 암호화 방법에 따라 암호화된 양자서명 쌍이 안전한지 여부가 정확하게 판단될 수 있다.Referring to [Equation 9], it can be seen that the reliability has a range from 0 to 1, and if the two qubits are completely different, the reliability is 0, In addition, the mechanism of the Hong-Ou-Mandel interferometer that performs the verification of the coincidence of the two qubits described above, that is, the mechanism in which the coincidence count is changed according to the degree of coincidence of two qubits is completely in agreement with the fidelity, Using the fidelity, it can be accurately determined whether the encrypted quantum signature pair is secure according to the quantum encryption method according to the present invention.

일 실시예에서, 도 5를 참조하면,

Figure pat00051
의 회전축을 고정한 상태에서, 제3 통신장치(130)에서 이용할 수 있는 회전연산자
Figure pat00052
의 가능한 모든 경우를 고려하여 나타낸 것이다. 도 5에서,
Figure pat00053
은 회전축
Figure pat00054
을 z축으로, 회전각
Figure pat00055
을 π/2로 설정한 것이고,
Figure pat00056
은 회전축의 방위각(azimuthal angle)은 π/4로, 편각(polar angle)
Figure pat00057
는 모든 범위로 설정한 것이고, 회전각도 모든 범위로 설정한 것이다. 도 5와 같이 제1 통신장치(110)에서의 회전연산자에 의한 암호화와 제3 통신장치(110)에서의 회전연산자에 의한 암호화가 적용된 순수 상태인
Figure pat00058
Figure pat00059
의 일치하는 정도를 울만의 신뢰도로 계산한 결과는 도 6에 도시된 바와 같다. In one embodiment, referring to Figure 5,
Figure pat00051
In the state where the rotation axis of the third communication device 130 is fixed,
Figure pat00052
In all possible cases. 5,
Figure pat00053
And
Figure pat00054
To the z-axis, the rotation angle
Figure pat00055
Is set to? / 2,
Figure pat00056
The azimuthal angle of the rotation axis is? / 4, the polar angle is?
Figure pat00057
Is set to the whole range, and is set to the whole range of the rotation angle. As shown in Fig. 5, in the first communication device 110, the encryption by the rotation operator and the encryption by the rotation operator in the third communication device 110 are applied in a pure state
Figure pat00058
and
Figure pat00059
The results of the calculation of the degree of coincidence with the reliability of Woolman are as shown in FIG.

도 6을 참조하면, 도 6의 (a)는 평균 신뢰도를 3차원 그래프로 나타낸 것으로서 약 0.85에 해당하고, 평균 신뢰도가 1에 해당하지 않으므로, 본 발명에 따른 양자 암호화 방법이 적용된 양자서명 쌍은 도청자에 의한 위조에 안전함을 나타낸다. Referring to FIG. 6, (a) of FIG. 6 represents a mean reliability in a three-dimensional graph and corresponds to about 0.85, and since the average reliability does not correspond to 1, a quantum signature pair to which the quantum encryption method according to the present invention is applied It is safe to forgery by eavesdroppers.

도 6의 (b)는 도 6의 (a)를 실험으로 검증한 결과로서, 도 5의 조건과 동일한 상황에서 이루어진 것이며, 도 6의 (a)의 단면을 검증하기 위하여 회전연산자

Figure pat00060
의 회전축 편각
Figure pat00061
를 π로 고정한 경우의 결과이다. 도 6의 (b)에서 볼 수 있듯이, 회전연산자
Figure pat00062
의 회전각(Rotation Angle)
Figure pat00063
가 0 또는 2π일 때 평균 신뢰도가 거의 1에 가깝게 나오지만, 이때 회전연산자
Figure pat00064
는 단위행렬 I에 해당하는 것으로서, 도청자가 아무것도 하지 않은 경우, 즉, 도청자가 양자서명 쌍에 대하여 암호화를 하지 않은 경우에 해당한다. 또한, 회전연산자
Figure pat00065
의 회전각
Figure pat00066
가 π일 때, 평균 신뢰도는 대략 0.34에 해당하므로, 본 발명에 따른 양자서명을 위한 양자 암호화 방법에 의하면, 도청자에 의한 위조가 불가능 함을 보여준다.6 (b) is a result of verifying the FIG. 6 (a) by the experiment, and it is made in the same situation as the condition of FIG. 5. In order to verify the section of FIG. 6 (a)
Figure pat00060
Rotation axis deflection angle
Figure pat00061
Is fixed to?. As can be seen in Figure 6 (b)
Figure pat00062
Rotation Angle < RTI ID = 0.0 >
Figure pat00063
0 < / RTI > or 2 < RTI ID = 0.0 > pi, < / RTI >
Figure pat00064
Corresponds to the unit matrix I and corresponds to a case where the eavesdropper does not do anything, that is, the eavesdropper does not encrypt the pair of the signatures. In addition,
Figure pat00065
Rotation angle
Figure pat00066
The average reliability is approximately 0.34, so that the quantum encryption method for quantum signature according to the present invention shows that forgery by the eavesdropper is impossible.

이하에서는, 비교환 관계에 있는 회전연산자가 획득되는 과정에 대한 구체적인 설명을 한다.Hereinafter, the process of acquiring the rotation operator in the non-exchange relationship will be described in detail.

보조정리(Lemma) 1. U는 2X2 임의의 단일 큐빗 단위 연산자라고 하면, U는

Figure pat00067
로 표현될 수 있고, 여기에서, 일부 실수들 α와 θ, 및 실수 3차원 단위 벡터
Figure pat00068
에 대하여,
Figure pat00069
이다. Lemma 1. Let U be a 2X2 arbitrary single-qubit unit operator, U is
Figure pat00067
, Where some real numbers alpha and &thetas; and a real three-dimensional unit vector < RTI ID = 0.0 >
Figure pat00068
about,
Figure pat00069
to be.

증명) U가 2X2 단위 연산자라고 하면, 일반적으로,

Figure pat00070
로 표현되고, 여기에서, a와 b는 복소수 이다. 행렬 U의 행렬식은
Figure pat00071
이다. U는
Figure pat00072
로 표현될 수 있고, 여기에서, V는 단위 연산자이다.
Figure pat00073
이므로,
Figure pat00074
이다. V는 단위 연산자 이므로, 이것은 고유값
Figure pat00075
, 즉
Figure pat00076
과 함께 정규 직교 기저(orthnormal basis)를 따라 대각 행렬로 될 수 있다. 따라서,
Figure pat00077
이다. 2X2 임의의 연산자 V는 (1)과 같이 파울리 기저를 이용하여 특정한 방법으로 분해될 수 있다.Proof) If U is a 2X2 unit operator,
Figure pat00070
, Where a and b are complex numbers. The determinant of the matrix U is
Figure pat00071
to be. U is
Figure pat00072
, Where V is a unit operator.
Figure pat00073
Because of,
Figure pat00074
to be. Since V is a unit operator,
Figure pat00075
, In other words
Figure pat00076
And may be a diagonal matrix along a normal orthogonal basis. therefore,
Figure pat00077
to be. 2X2 An arbitrary operator V can be decomposed in a particular way using the Fourier basis as in (1).

Figure pat00078
- (1)
Figure pat00078
- (One)

여기에서,

Figure pat00079
는 복소수이고,
Figure pat00080
Figure pat00081
는 실수들이다.
Figure pat00082
이고
Figure pat00083
이므로, 연산자 V는 (2)와 같이 표현될 수 있다.From here,
Figure pat00079
Is a complex number,
Figure pat00080
And
Figure pat00081
Are mistakes.
Figure pat00082
ego
Figure pat00083
, The operator V can be expressed as (2).

Figure pat00084
- (2)
Figure pat00084
- (2)

여기에서,

Figure pat00085
Figure pat00086
는 3차원의 실수 단위 벡터이고,
Figure pat00087
는 파울리 행렬들의 3개의 성분 벡터를 나타낸다. 단위 연산자의
Figure pat00088
정의로부터, (3)의 결과가 획득될 수 있다. 수식(3)에 대한 상세한 계산 과정은 이하에서 기재한다.From here,
Figure pat00085
And
Figure pat00086
Is a three-dimensional real unit vector,
Figure pat00087
Denotes the three component vectors of the Pauligrees. Of unit operator
Figure pat00088
From the definition, the result of (3) can be obtained. The detailed calculation procedure for equation (3) is described below.

Figure pat00089
- (3)
Figure pat00089
- (3)

여기에서,

Figure pat00090
는 외적을 의미한다. 상기의 결과들로부터, (4) 및 (5)가 만족될 수 있다.From here,
Figure pat00090
Means external. From the above results, (4) and (5) can be satisfied.

Figure pat00091
- (4)
Figure pat00091
- (4)

Figure pat00092
- (5)
Figure pat00092
- (5)

(5)의 수식으로부터,

Figure pat00093
이고, 따라서
Figure pat00094
이거나, 또는
Figure pat00095
에 해당한다. 만약,
Figure pat00096
이고
Figure pat00097
이면,
Figure pat00098
Figure pat00099
로 고정되고, 여기에서,
Figure pat00100
은 정수이나, 이러한 경우는 본 발명에서는 고려하지 않는다. 만약,
Figure pat00101
이고
Figure pat00102
이면,
Figure pat00103
이다. 이런 이유로, 단위 벡터
Figure pat00104
이고, 여기에서,
Figure pat00105
은 (6)과 같은 실수 3차원 단위 벡터에 해당한다.From equation (5)
Figure pat00093
And therefore
Figure pat00094
Or
Figure pat00095
. if,
Figure pat00096
ego
Figure pat00097
If so,
Figure pat00098
The
Figure pat00099
Lt; RTI ID = 0.0 >
Figure pat00100
But this case is not considered in the present invention. if,
Figure pat00101
ego
Figure pat00102
If so,
Figure pat00103
to be. For this reason,
Figure pat00104
Lt; / RTI >
Figure pat00105
Corresponds to a real three-dimensional unit vector such as (6).

Figure pat00106
- (6)
Figure pat00106
- (6)

상기의 보조정리 1을 이용하여, 임의의 단일 큐빗 단위 연산자 U는

Figure pat00107
로 표현되고, 여기에서,
Figure pat00108
은 임의의 회전연산자 이다.
Figure pat00109
Figure pat00110
로 나타내어 지고, 여기에서,
Figure pat00111
에 대하여,
Figure pat00112
는 파울리 연산자 이고
Figure pat00113
는 실수이다.
Figure pat00114
는 파울리 연산자 계수로 불린다. Using the lemma 1 above, any single qubit unit operator U
Figure pat00107
, ≪ / RTI >
Figure pat00108
Is an arbitrary rotation operator.
Figure pat00109
silver
Figure pat00110
, Where < RTI ID = 0.0 >
Figure pat00111
about,
Figure pat00112
Is the Pauli operator
Figure pat00113
Is a mistake.
Figure pat00114
Is called the Paulownian operator coefficient.

Figure pat00115
Figure pat00116
를 임의의 단위 연산자들이라고 하면, 보조정리 1을 이용하여, 실수들 α, β, θ, 및
Figure pat00117
, 및 실수 3차원 단위 벡터들
Figure pat00118
Figure pat00119
에 대하여
Figure pat00120
Figure pat00121
로 표현할 수 있다.
Figure pat00115
Wow
Figure pat00116
Let L be the arbitrary unit operator, and use lemma 1 to calculate the real numbers a,
Figure pat00117
, And real three-dimensional unit vectors
Figure pat00118
And
Figure pat00119
about
Figure pat00120
And
Figure pat00121
.

일반적으로, 단위 그룹은 비아벨(non-abelian) 그룹이지만, 이것의 일부 요소들은 교환적이거나 또는 반교환적이다. 다음의 명제(Proposition) 및 정리(Theorem)는 반교환(anti-commute) 및 교환(commute)에 대한 명백한 조건을 제공한다.Generally, a unit group is a non-abelian group, but some of its elements are interchangeable or semi-interchangeable. The following propositions and theorems provide explicit conditions for anti-commutation and commute.

정의(Definition) 1.

Figure pat00122
Figure pat00123
를 임의의 단위 연산자들이라고 하자. 만약
Figure pat00124
이면 쌍
Figure pat00125
는 교환의 단위 쌍으로 불린다. 쌍
Figure pat00126
는, 만약
Figure pat00127
이면, 반교환(anti-commutative)의 단위 쌍으로 불린다. 만약
Figure pat00128
이 교환의 단위 쌍 및 반교환의 단위 쌍이 모두 아니면,
Figure pat00129
는 비교환(non-commutative) 단위 쌍으로 불린다. Definition 1.
Figure pat00122
And
Figure pat00123
Let be the arbitrary unit operators. if
Figure pat00124
Pair
Figure pat00125
Is called the unit pair of exchange. pair
Figure pat00126
If
Figure pat00127
, It is called an anti-commutative unit pair. if
Figure pat00128
If the unit pair of this exchange and the unit pair of half exchange are not both,
Figure pat00129
Is called a non-commutative unit pair.

명제 1. 만약,

Figure pat00130
이면,
Figure pat00131
는 교환의 단위 쌍이다. Proposition 1. If,
Figure pat00130
If so,
Figure pat00131
Is the unit pair of exchange.

증명) 만약 축들

Figure pat00132
Figure pat00133
가 동일하거나, 또는 원점에 대하여 대칭적이면, 임의의 회전 연산자들
Figure pat00134
Figure pat00135
는 항상 서로 교환이 가능하다. Proof) If axes
Figure pat00132
And
Figure pat00133
Lt; / RTI > are the same, or symmetric about the origin, any rotation operators
Figure pat00134
And
Figure pat00135
Are always interchangeable.

명제 2. 만약 짝수 r, s에 대하여

Figure pat00136
이고
Figure pat00137
이면,
Figure pat00138
는 교환적 관계의 단위 쌍이다. Proposition 2. If even r, s
Figure pat00136
ego
Figure pat00137
If so,
Figure pat00138
Is a unit pair of exchangeable relations.

Figure pat00139
이 반교환 관계의 단위쌍이라고 가정하면, 아래의 (7)이 획득된다.
Figure pat00139
Assuming that this is a unit pair of half exchange, the following (7) is obtained.

Figure pat00140
- (7)
Figure pat00140
- (7)

또한, k = x, y, z 에서, 아래의 (8) 및 (9)이 획득된다.Further, at k = x, y, z, the following expressions (8) and (9) are obtained.

Figure pat00141
- (8)
Figure pat00141
- (8)

Figure pat00142
- (9)
Figure pat00142
- (9)

명제 3. 만약 홀수 r, s에 대하여

Figure pat00143
이고,
Figure pat00144
이고
Figure pat00145
이면,
Figure pat00146
은 반교환 관계의 단위쌍이다. 상기 (8) 및 (9)에 의하여 증명되었다. Proposition 3 . If odd r, s
Figure pat00143
ego,
Figure pat00144
ego
Figure pat00145
If so,
Figure pat00146
Is the unit pair of half exchange. (8) and (9) above.

명제 4. 만약 r, s가 정수일 때

Figure pat00147
또는
Figure pat00148
이면, 반교환 관계의 단위 쌍은 없다. Proposition 4 . If r and s are integers
Figure pat00147
or
Figure pat00148
, There is no unit pair of half exchange relation.

증명) 반교환 관계의 단위쌍

Figure pat00149
이 존재한다고 가정한다. 상기 (8) 및 (9)에 의하여, k=x, y, z에 대해 아래의 (10) 및 (11)이 획득될 수 있다.Proof) Unit pair of half exchange
Figure pat00149
Are present. According to (8) and (9), the following (10) and (11) can be obtained for k = x, y, z.

Figure pat00150
- (10)
Figure pat00150
- (10)

Figure pat00151
- (11)
Figure pat00151
- (11)

만약,

Figure pat00152
이면, p, q가 정수일 때,
Figure pat00153
또는
Figure pat00154
이고, 일반성을 잃지 않고,
Figure pat00155
로 할 수 있다. 그러면,
Figure pat00156
또는 3차원 단위 벡터
Figure pat00157
를 가질 수 이다. 이것은 가정(assumption)과 3차원 단위 벡터
Figure pat00158
에 의한 모순이다.if,
Figure pat00152
, When p and q are integers,
Figure pat00153
or
Figure pat00154
, Without losing generality,
Figure pat00155
. then,
Figure pat00156
Or a three-dimensional unit vector
Figure pat00157
. This assumption and three-dimensional unit vector
Figure pat00158
.

만약

Figure pat00159
또는
Figure pat00160
이면, 나머지 증명은 상기에서 설명된 바와 유사하다.if
Figure pat00159
or
Figure pat00160
, The remaining proofs are similar to those described above.

결국, 만약

Figure pat00161
Figure pat00162
이면,
Figure pat00163
이고, 아래의 (12)가 획득될 수 있다.After all, if
Figure pat00161
And
Figure pat00162
If so,
Figure pat00163
(12) below can be obtained.

Figure pat00164
- (12)
Figure pat00164
- (12)

그러나, (12)을 만족하는 해답은 없다.However, there is no solution satisfying (12).

정리 1.

Figure pat00165
Figure pat00166
가 임의의 단위 연산자들이라 하자. 만약 아래의 두 조건들(조건 1 및 조건 2) 중 적어도 하나에 해당하면,
Figure pat00167
Figure pat00168
는 교환적 관계의 단위쌍이다. Theorem 1 .
Figure pat00165
And
Figure pat00166
Are arbitrary unit operators. If at least one of the following two conditions (Condition 1 and Condition 2) is met,
Figure pat00167
And
Figure pat00168
Is a unit pair of exchangeable relations.

조건 1.

Figure pat00169
Condition 1 .
Figure pat00169

조건 2. 홀수 r, s에 대하여

Figure pat00170
또는
Figure pat00171
Condition 2 . About odd r, s
Figure pat00170
or
Figure pat00171

증명) 만약

Figure pat00172
이면, 명제1. 에 의하여
Figure pat00173
는 교환적 관계의 단위쌍이다. 만약 r 및 s가 홀수들일 때,
Figure pat00174
또는
Figure pat00175
이면, 명제 2. 에 의하여
Figure pat00176
Figure pat00177
와 교환적 관계이다.Proof) If
Figure pat00172
If so, proposition 1. By
Figure pat00173
Is a unit pair of exchangeable relations. If r and s are odd numbers,
Figure pat00174
or
Figure pat00175
, Then by proposition 2
Figure pat00176
The
Figure pat00177
And the exchange relationship.

교환적 관계의 단위쌍

Figure pat00178
이 존재한다고 가정하면,
Figure pat00179
이다.Unit pair of exchangeable relations
Figure pat00178
Assuming that there exists,
Figure pat00179
to be.

여기에서,

Figure pat00180
이고
Figure pat00181
이다. 만약, r 및 s가 홀수일 때
Figure pat00182
또는
Figure pat00183
이면,
Figure pat00184
Figure pat00185
와 교환적 관계이다. r 및 s가 홀수일 때
Figure pat00186
Figure pat00187
가 증명되었다. 상기 식 (7)에 의하여 아래의 (13)이 획득된다.From here,
Figure pat00180
ego
Figure pat00181
to be. If r and s are odd
Figure pat00182
or
Figure pat00183
If so,
Figure pat00184
The
Figure pat00185
And the exchange relationship. When r and s are odd
Figure pat00186
And
Figure pat00187
. The following equation (13) is obtained by the above equation (7).

Figure pat00188
- (13)
Figure pat00188
- (13)

수식 (8)에서 연립방정식은 그것들을 구면 좌표계로 표현하는 것에 의하여 다음의 (14) 및 (15)와 같이 해결될 수 있다.The simultaneous equations in equation (8) can be solved as follows (14) and (15) by expressing them in a spherical coordinate system.

Figure pat00189
- (14)
Figure pat00189
- (14)

Figure pat00190
- (15)
Figure pat00190
- (15)

여기에서,

Figure pat00191
이고
Figure pat00192
이다. 그러면, (16)과 같다.From here,
Figure pat00191
ego
Figure pat00192
to be. Then, it is the same as (16).

Figure pat00193
- (16)
Figure pat00193
- (16)

결과(Corollary) 1.

Figure pat00194
Figure pat00195
가 임의의 단위 연산자들이라고 한다. 다음의 4개의 조건들(조건 1 내지 4)는
Figure pat00196
Figure pat00197
를 비교환적 관계의 단위쌍
Figure pat00198
으로 만든다. Results (Corollary) 1.
Figure pat00194
And
Figure pat00195
Are arbitrary unit operators. The following four conditions (conditions 1 to 4)
Figure pat00196
And
Figure pat00197
The unit pair of the comparative transit relation
Figure pat00198
.

조건 1. 홀수 r 및 비정수(non-integer) s에 대해서,

Figure pat00199
,
Figure pat00200
, 및
Figure pat00201
Condition 1. For odd r and non-integer s,
Figure pat00199
,
Figure pat00200
, And
Figure pat00201

조건 2. 비정수 r 및 홀수 s에 대해서,

Figure pat00202
,
Figure pat00203
, 및
Figure pat00204
Condition 2. For non-constant r and odd s,
Figure pat00202
,
Figure pat00203
, And
Figure pat00204

조건 3. 비정수 r 및 s에 대해서,

Figure pat00205
,
Figure pat00206
, 및
Figure pat00207
Condition 3. For non-constant r and s,
Figure pat00205
,
Figure pat00206
, And
Figure pat00207

조건 4. 홀수 r 및 s에 대해서,

Figure pat00208
,
Figure pat00209
,
Figure pat00210
, 및
Figure pat00211
Condition 4. For odd r and s,
Figure pat00208
,
Figure pat00209
,
Figure pat00210
, And
Figure pat00211

결과 1에 따라, 임의의 단위 연산자

Figure pat00212
는 몇몇 경우들을 제외하고는, 어떠한 임의의 단위 연산자
Figure pat00213
와도 비교환적이다. 결과 1을 만족하지 않는 대표적인 예는 다음과 같다. 첫째, 만약 임의의 회전 연산자
Figure pat00214
의 회전축
Figure pat00215
이 임의의 회전 연산자
Figure pat00216
의 회전축
Figure pat00217
와 동일하거나, 또는 축들
Figure pat00218
Figure pat00219
이 원점에 대하여 대칭적인 경우에, 임의의 연산자
Figure pat00220
는 임의의 연산자
Figure pat00221
와 교환이 가능하다. 둘째, 만약
Figure pat00222
,
Figure pat00223
이면,
Figure pat00224
Figure pat00225
이다. 따라서, 임의의 연산자
Figure pat00226
는 임의의 연산자
Figure pat00227
와 교환적 관계에 있다. 셋째,
Figure pat00228
,
Figure pat00229
, 및
Figure pat00230
이면,
Figure pat00231
Figure pat00232
와 반교환적 관계에 있다. 결과 1로부터 도출된 사실을 이용하여 교환검사(swap test)를 이용하는 양자서명 프로토콜을 기본으로 하는 양자 암호 방식이 안전하다는 것은 보장된다. According to result 1, any unit operator
Figure pat00212
≪ RTI ID = 0.0 > except for some cases,
Figure pat00213
It is also a comparative transit. A representative example that does not satisfy the result 1 is as follows. First, if an arbitrary rotation operator
Figure pat00214
The rotation axis
Figure pat00215
This arbitrary rotation operator
Figure pat00216
The rotation axis
Figure pat00217
Or < / RTI >
Figure pat00218
And
Figure pat00219
In the case of symmetry with respect to this origin,
Figure pat00220
Is an arbitrary operator
Figure pat00221
Can be exchanged with. Second, if
Figure pat00222
,
Figure pat00223
If so,
Figure pat00224
And
Figure pat00225
to be. Thus, any operator
Figure pat00226
Is an arbitrary operator
Figure pat00227
And is in an exchangeable relationship. third,
Figure pat00228
,
Figure pat00229
, And
Figure pat00230
If so,
Figure pat00231
The
Figure pat00232
And is in a semi-interrelated relationship. Using the fact derived from the result 1, it is guaranteed that the quantum cryptography based on the quantum signature protocol using the swap test is safe.

양자 통신에서, 사용자들은 임의의 회전 연산자

Figure pat00233
를 임의의 큐빗
Figure pat00234
에 적용하기 위하여, 이전의 회전 각도
Figure pat00235
와 실수 3차원 단위 벡터
Figure pat00236
를 공유해야 한다. 이 정보를 모르는 도청자로부터, 암호화된 큐빗은 (17)과 같이 최대한으로 뒤섞인 상태에 있다. 수식(17)에 대한 상세한 계산과정은 이하에서 기재한다.In quantum communication, users can use any rotation operator
Figure pat00233
A random qubit
Figure pat00234
The previous rotation angle < RTI ID = 0.0 >
Figure pat00235
And real three-dimensional unit vector
Figure pat00236
. From an eavesdropper who does not know this information, the encrypted qubit is in the state of being mixed up to the maximum as in (17). The detailed calculation procedure for Equation (17) will be described below.

Figure pat00237
- (17)
Figure pat00237
- (17)

Figure pat00238
은 블로흐 스피어에서 연속 균등 분포(continuous uniform distribution)의 확률밀도함수 이고,
Figure pat00239
는 연속 균등 분포
Figure pat00240
의 확률밀도함수와 함께 순수 상태
Figure pat00241
의 총체이다. 만약 통신 구성원들이 임의의 회전 연산자들
Figure pat00242
를 임의의 큐빗들
Figure pat00243
의 복합 시스템에 적용한다면, 도청자로부터 암호화된 큐빗
Figure pat00244
의 복합 시스템은 최대한으로 뒤섞인 상태
Figure pat00245
이다. 따라서, 임의의 회전 연산자를 이용하는 본 발명에 따른 양자 암호화 방법은 절대적으로 안전하다.
Figure pat00238
Is the probability density function of the continuous uniform distribution in the Bloch sphere,
Figure pat00239
Lt; RTI ID = 0.0 >
Figure pat00240
With a probability density function of < RTI ID = 0.0 >
Figure pat00241
. If the communication members have any rotation operators
Figure pat00242
Lt; RTI ID = 0.0 >
Figure pat00243
, The encrypted qubit from the eavesdropper
Figure pat00244
Of the complex system is maximally scrambled
Figure pat00245
to be. Thus, the quantum encryption method according to the present invention using any rotation operator is absolutely secure.

양자서명을 위한 암호에서 이 방법을 실행하기 위한 과정은 다음과 같다. 이하에서 사용되는 서명자는 제1 통신장치(110)에 해당하고, 수신자 및 검증자는 제2 통신장치(120)에 해당하고, 도청자는 제3 통신장치(130)에 해당한다. 일 실시예에서, 수신자 및 검증자는 분리되어 존재할 수도 있고, 한 개체가 수신자이면서 검증자에 해당할 수도 있다. 서명자의 서명키는 회전 각도

Figure pat00246
에 대한 정보를 포함해야 하고, 결과 1. 을 만족시키는
Figure pat00247
Figure pat00248
일 때, 실수 3차원 단위 벡터
Figure pat00249
는 양자서명 쌍을 암호화 하기 위하여 임의의 단위 연산자
Figure pat00250
에 사용된다. 여기에서, 서명키는 메시지 큐빗을 서명 큐빗으로 변환하는데 이용되는 회전연산자의 변수를 결정하기 위한 회전각 및 회전축에 대한 정보를 포함하는 것으로서, 서명키는 통신 구성원들 간에 미리 공유될 수 있다. 이에 더하여, 서명자, 수신자, 및 검증자는 블로흐 스피어 상의 회전각도와 회전 축들을 구별하는 것이 불가능하기 때문에,
Figure pat00251
의 범위 및
Figure pat00252
의 정의역(domain)에 대하여 동의해야 한다. 만약 통신 구성원들이
Figure pat00253
회전 각도들 중 하나를 사용하고
Figure pat00254
회전 축들 중 하나를 사용하면, 연역적으로 그들은
Figure pat00255
비트 키를 공유해 왔던 것이 된다. 즉, 통신 구성원들이 사용할 수 있는 회전각도와 회전축은 무한하나, 실제로는 회전각도와 회전축의 사용범위를 미리 설정하여 사용하므로, 예를 들어, 통신 구성원들은 0~360도의 회전각 범위에서 {0, 10, 20, ..., 350}도 중에서 하나를 선택하여 사용하는 것으로 미리 약속하는 것이다. 그러면, 도청자의 위조 확률
Figure pat00256
Figure pat00257
이고, 여기에서, m 과 t 중 적어도 하나는 0보다 커야 한다. 만약 회전 각도들
Figure pat00258
및 회전 축들
Figure pat00259
의 전체 범위 중 하나가 사용되면, 도청자가
Figure pat00260
의 정보를 획득하는 확률
Figure pat00261
는 매우 낮고, 특히
Figure pat00262
이다. 그러나, 이 경우에는 무한대 사이즈의 키가 큐빗을 암호화하기 위하여 필요하다. 반대로, 만약
Figure pat00263
회전 각도들 및
Figure pat00264
회전 축들(여기에서, m=1, t=0) 또는
Figure pat00265
회전 각도 및
Figure pat00266
회전 축들(여기에서 m=0, t=1)이 사용되면, 공유된 키의 사이즈는
Figure pat00267
로 줄어들고, 여기에서 m+t=1이다. 그러나, 위조 확률
Figure pat00268
는 1/2로 증가한다. 따라서, 도청자가 큐빗을 위조할 확률의 범위는
Figure pat00269
이다. 예를 들어, 만약
Figure pat00270
의 극한값이 10°로 나누어지고 3개의 회전 축들
Figure pat00271
중 하나가 사용되면, 약
Figure pat00272
비트들이
Figure pat00273
Figure pat00274
를 표현하기 위하여 필요하다. 도청자가 이러한 사실을 알고 있는 것을 가정하면, 도청자가 정확하게
Figure pat00275
Figure pat00276
의 값을 추측할 수 있는 확률은
Figure pat00277
이다.The procedure for executing this method in the password for the quantum signature is as follows. The signer used hereinafter corresponds to the first communication device 110, the receiver and the verifier correspond to the second communication device 120, and the eavesdropper corresponds to the third communication device 130. [ In one embodiment, the recipient and the verifier may be separate, and one entity may be the recipient and the verifier. Signer's signature key is the angle of rotation
Figure pat00246
And should satisfy the result 1. < RTI ID = 0.0 >
Figure pat00247
And
Figure pat00248
, The real three-dimensional unit vector
Figure pat00249
Lt; RTI ID = 0.0 > unitary < / RTI > operator
Figure pat00250
. Here, the signature key includes information about a rotation angle and a rotation axis for determining a variable of a rotation operator used to convert a message qubit into a signature qubit, and the signature key can be pre-shared among communication members. In addition, since the signer, receiver, and verifier are unable to distinguish between rotation angles and rotation axes on the Bloch sphere,
Figure pat00251
And
Figure pat00252
You must agree to the domain of. If communication members
Figure pat00253
Using one of the rotation angles
Figure pat00254
Using one of the rotation axes,
Figure pat00255
Bit key. In other words, the rotation angle and the rotation axis that can be used by the communication members are infinite but actually, the rotation angle and the use range of the rotation axis are set in advance. For example, 10, 20, ..., 350} degrees. Then, the eavesdropper's forged probability
Figure pat00256
The
Figure pat00257
, Where at least one of m and t must be greater than zero. If the rotation angles
Figure pat00258
And rotation axes
Figure pat00259
Is used, the eavesdropper
Figure pat00260
The probability of obtaining the information of
Figure pat00261
Is very low, especially
Figure pat00262
to be. However, in this case an infinite size key is needed to encrypt the qubit. Conversely, if
Figure pat00263
The rotation angles and
Figure pat00264
Rotation axes (where m = 1, t = 0) or
Figure pat00265
Rotation angle and
Figure pat00266
If the rotation axes (where m = 0, t = 1) are used, the size of the shared key is
Figure pat00267
, Where m + t = 1. However,
Figure pat00268
Increases to 1/2. Thus, the range of probability that an eavesdropper fakes a qubit is
Figure pat00269
to be. For example, if
Figure pat00270
Is divided by 10 degrees and the three rotation axes
Figure pat00271
If one of these is used,
Figure pat00272
The bits
Figure pat00273
Wow
Figure pat00274
. Assuming the eavesdropper knows this, the eavesdropper
Figure pat00275
And
Figure pat00276
The probability of guessing the value of
Figure pat00277
to be.

수식(3)에 대한 상세한 계산 과정Detailed calculation process for equation (3)

단위 연산자 V는 다음과 같이 표현될 수 있다.The unit operator V can be expressed as:

여기에서,

Figure pat00279
Figure pat00280
는 3차원의 실수 단위 벡터들이고,
Figure pat00281
는 파울리 행렬(Pauli matrices)의 3개의 성분 벡터
Figure pat00282
를 나타낸다. 단위 연산자자의
Figure pat00283
정의로부터, 다음과 같은 결과들이 획득된다.From here,
Figure pat00279
And
Figure pat00280
Are real-valued three-dimensional unit vectors,
Figure pat00281
Are the three component vectors of the Pauli matrices
Figure pat00282
. Unit operator
Figure pat00283
From the definition, the following results are obtained.

Figure pat00284
Figure pat00284

여기에서,

Figure pat00285
는 외적을 의미한다.From here,
Figure pat00285
Means external.

수식(17)에 대한 상세한 계산 과정The detailed calculation process for equation (17)

양자 통신에서, 사용자들은 임의의 회전 연산자

Figure pat00286
를 임의의 큐빗
Figure pat00287
에 적용하기 위하여, 이전의 회전 각도
Figure pat00288
와 실수 3차원 단위 벡터
Figure pat00289
를 공유해야 한다.In quantum communication, users can use any rotation operator
Figure pat00286
A random qubit
Figure pat00287
The previous rotation angle < RTI ID = 0.0 >
Figure pat00288
And real three-dimensional unit vector
Figure pat00289
.

Figure pat00290
Figure pat00290

여기에서,

Figure pat00291
이다. 이 정보를 모르는 도청자로부터, 암호화된 큐빗은 최대한으로 뒤섞인 상태에 있다. From here,
Figure pat00291
to be. From an eavesdropper who does not know this information, the encrypted qubits are in a state of scrambling as much as possible.

Figure pat00292
Figure pat00292

Figure pat00293
Figure pat00293

Figure pat00294
Figure pat00294

Figure pat00295
Figure pat00295

회전각도들

Figure pat00296
은 연속변수(continuous variable)이고, 여기에서,
Figure pat00297
이다.Rotation angles
Figure pat00296
Is a continuous variable,
Figure pat00297
to be.

Figure pat00298
는 블로흐 스피어에 대한 연속균등분포(continuous uniform distribution)의 확률밀도함수(probability density function)이고, 여기에서,
Figure pat00299
Figure pat00300
는 연속균등분포
Figure pat00301
의 확률밀도함수와 함께 순수 상태들
Figure pat00302
의 총체이다.
Figure pat00298
Is the probability density function of the continuous uniform distribution over the Bloch sphere,
Figure pat00299
And
Figure pat00300
Lt; RTI ID = 0.0 >
Figure pat00301
The probability density functions of the pure states
Figure pat00302
.

전술한 본 발명에 따른 양자 암호 시스템에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.Although the preferred embodiments of the quantum cryptography system according to the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, but can be modified and embodied in various ways within the scope of the claims, the detailed description of the invention and the accompanying drawings This also belongs to the present invention.

100: 양자 암호 시스템
110: 제1 통신장치 120: 제2 통신장치
111: 소스 112: BBO 크리스탈
113 및 115: 114: 복수의 편광판
121: 복수의 편광판 122: 빔 스플리터
123: 제1 광 검출기 124: 제2 광 검출기
114-1: 제1 평관판 114-2: 제2 편광판
114-3: 제3 편광판
130: 도청자의 통신장치 131 및 132: 복수의 편광판
100: Quantum cryptography system
110: first communication device 120: second communication device
111: Source 112: BBO crystal
113 and 115: 114: a plurality of polarizers
121: plural polarizing plates 122: beam splitter
123: first photodetector 124: second photodetector
114-1: first flat panel plate 114-2: second polarizer plate
114-3: Third polarizer plate
130: Communication devices 131 and 132 of an eavesdropper: a plurality of polarizers

Claims (7)

임의의 양자 상태를 나타내는 메시지 큐빗으로 구성되는 양자 메시지를 생성하고, 상기 메시지 큐빗을 임의의 회전연산자와 비교환관계를 가지도록 회전각이 θ≠2s(s는 정수)인 복수의 편광판들을 통해 암호화하여 서명 큐빗을 생성하고, 상기 메시지 큐빗과 상기 서명 큐빗으로 구성된 양자서명 쌍을 생성하는 제1 통신장치; 및
상기 제1 통신장치로부터 상기 양자서명 쌍을 수신하고, 상기 양자서명 쌍을 복호화하여 양자서명 쌍을 검증하는 제2 통신장치를 포함하는 양자 암호화 시스템.
Generating a quantum message constituted by a message qubit indicating an arbitrary quantum state, encrypting the quantum message with a plurality of polarizers whose rotation angles are θ ≠ 2s (s is an integer) so that the message qubit has a non-exchange relationship with an arbitrary rotation operator, A first communication device for generating a signature qubit, and generating a quantum signature pair comprising the message qubit and the signature qubit; And
And a second communication device that receives the quantum signature pair from the first communication device and decrypts the quantum signature pair to verify the quantum signature pair.
제1항에 있어서, 상기 제1 통신장치는,
상기 메시지 큐빗을 제1 축으로 회전시키는 제1 편광판;
상기 제1 편광판을 통과한 메시지 큐빗을 특정 각도로 회전시키는 제2 편광판; 및
상기 제2 편광판을 통과한 메시지 큐빗을 제2 축으로 회전시키는 제3 편광판을 포함하는 것을 특징으로 하는 양자 암호화 시스템.
The communication apparatus according to claim 1,
A first polarizer rotating the message qubit in a first axis;
A second polarizer for rotating the message qubit through the first polarizer at a specific angle; And
And a third polarizer for rotating the message qubit passing through the second polarizer on a second axis.
제2항에 있어서,
상기 제1 내지 제3 편광판에 의하여, 아래의 수식과 같은 회전연산자로 상기 메시지 큐빗이 암호화되어 서명 큐빗이 생성되는 것을 특징으로 하는 양자 암호화 시스템.
[수식]
Figure pat00303

여기에서, I는 단위행렬이고, θ는 상기 제2 편광판에 의하여 회전된 각도이고,
Figure pat00304
로서 상기 제1 및 제3 편광판에 의하여 회전된 축을 나타내는 3차원 벡터이고,
Figure pat00305
로서 3개의 파울리 연산자들로 구성되는 벡터이다.
3. The method of claim 2,
Wherein the message qubits are encrypted by a rotation operator such that the sign qubits are generated by the first through third polarizers.
[Equation]
Figure pat00303

Here, I is a unit matrix,? Is an angle rotated by the second polarizer plate,
Figure pat00304
Dimensional vector representing an axis rotated by the first and third polarizing plates,
Figure pat00305
Is a vector composed of three Pauly operators.
제3항에 있어서,
상기 제1 통신장치와 제2 통신장치 사이에서, 상기 제1 통신장치로부터 전송되는 양자서명 쌍이 도청자에 의하여 아래의 수식과 같은 회전연산자로 암호화되는 경우에, θ≠2s,
Figure pat00306
≠2t, 및
Figure pat00307
≠0 에 해당하는 것을 특징으로 하는 양자 암호화 시스템.
[수식]
Figure pat00308

여기에서, I는 단위행렬이고, s 및 t는 정수이고,
Figure pat00309
는 회전된 각도,
Figure pat00310
은 회전된 축이다.
The method of claim 3,
Between the first communication device and the second communication device, when the quantum signature pair transmitted from the first communication device is encrypted by an eavesdropper with a rotation operator such as the following equation, θ ≠ 2s,
Figure pat00306
≠ 2t, and
Figure pat00307
0 < / RTI >
[Equation]
Figure pat00308

Where I is a unitary matrix, s and t are integers,
Figure pat00309
Lt; / RTI >
Figure pat00310
Is a rotated axis.
제3항에 있어서, 상기 제2 통신장치는,
상기 제1 통신장치와 공유하고 있는 회전각도 및 회전축을 기초로 상기 회전연산자를 이용하여 상기 양자서명 쌍을 복호화하는 것을 특징으로 하는 양자 암호화 시스템.
The communication apparatus according to claim 3,
And decrypts the quantum signature pair using the rotation operator based on a rotation angle and a rotation axis shared with the first communication apparatus.
제5항에 있어서, 상기 제2 통신장치는,
상기 양자서명 쌍에서 복호화된 서명 큐빗과 메시지 큐빗 각각에 대한 정보를 포함하고 있는 광자들을 입력받아 분할하는 빔스플리터; 및
상기 빔스플리터를 통과하거나 반사하는 광자를 검출하기 위한 제1 및 제2 광 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 양자 암호화 시스템.
6. The communication device according to claim 5,
A beam splitter for receiving and dividing photons containing information about the signature qubit and the message qubit respectively decoded in the quantum signature pair; And
And a first and a second photodetector for detecting photons passing through or reflected from the beam splitter.
제6항에 있어서, 상기 제2 통신장치는,
상기 제1 및 제2 광 검출기로부터 획득된 검출 결과에 따라 상기 복호화된 양자서명 쌍을 구성하는 서명 큐빗과 상기 메시지 큐빗이 일치하는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 양자 암호화 시스템.
7. The communication system according to claim 6,
And judges whether or not the signature qubits constituting the decrypted quantum signature pair and the message qubits coincide with each other according to the detection result obtained from the first and second photodetectors.
KR1020190070889A 2017-06-13 2019-06-14 Quantum encryption system for quantum signature KR102011039B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170074189 2017-06-13
KR20170074189 2017-06-13

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170144836A Division KR102011044B1 (en) 2017-06-13 2017-11-01 Quantum encryption system for quantum signature

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190071659A true KR20190071659A (en) 2019-06-24
KR102011039B1 KR102011039B1 (en) 2019-08-14

Family

ID=64959960

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170144836A KR102011044B1 (en) 2017-06-13 2017-11-01 Quantum encryption system for quantum signature
KR1020190070889A KR102011039B1 (en) 2017-06-13 2019-06-14 Quantum encryption system for quantum signature

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170144836A KR102011044B1 (en) 2017-06-13 2017-11-01 Quantum encryption system for quantum signature

Country Status (1)

Country Link
KR (2) KR102011044B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114384779A (en) * 2021-12-30 2022-04-22 济南量子技术研究院 Encryption and decryption method and system based on quantum entanglement holographic technology

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102141115B1 (en) 2019-03-06 2020-08-04 한국과학기술연구원 Quantum signature method and quantum secret sharing method using quantum trapdoor one-way function
WO2023054744A1 (en) * 2021-09-29 2023-04-06 엘지전자 주식회사 Method and device for low-complexity quantum direct communication using two-photon interference

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100505335B1 (en) 2003-02-28 2005-08-04 한국전자통신연구원 Quantum signature method using arbitrator
KR20140060022A (en) * 2012-11-09 2014-05-19 한국전자통신연구원 Quantum signature method using arbitrator and system using it
KR20160120062A (en) * 2015-04-07 2016-10-17 이화여자대학교 산학협력단 Quantum signature apparatus for quantum message

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100505335B1 (en) 2003-02-28 2005-08-04 한국전자통신연구원 Quantum signature method using arbitrator
KR20140060022A (en) * 2012-11-09 2014-05-19 한국전자통신연구원 Quantum signature method using arbitrator and system using it
KR20160120062A (en) * 2015-04-07 2016-10-17 이화여자대학교 산학협력단 Quantum signature apparatus for quantum message
KR101675674B1 (en) 2015-04-07 2016-11-11 이화여자대학교 산학협력단 Quantum signature apparatus for quantum message

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
이화연 외 4명, 메시지 복구형 양자 서명 기법, 정보보호학회논문지 13(1), 39-46 페이지 (2003.02.)* *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114384779A (en) * 2021-12-30 2022-04-22 济南量子技术研究院 Encryption and decryption method and system based on quantum entanglement holographic technology

Also Published As

Publication number Publication date
KR102011044B1 (en) 2019-08-14
KR102011039B1 (en) 2019-08-14
KR20180135780A (en) 2018-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kumar et al. State-of-the-art survey of quantum cryptography
US20060088157A1 (en) Public key encryption apparatus
Sun et al. Efficient multiparty quantum key agreement protocol based on commutative encryption
Liu et al. Single-photon multiparty quantum cryptographic protocols with collective detection
KR102011039B1 (en) Quantum encryption system for quantum signature
Singamaneni et al. A novel multi-qubit quantum key distribution Ciphertext-policy attribute-based encryption model to improve cloud security for consumers
Sabani et al. Quantum Key Distribution: Basic Protocols and Threats
Kanamori et al. Authentication Protocol Using Quantum Superposition States.
Kanamori et al. On quantum authentication protocols
Sihare Qubit and bit-based quantum hybrid secret key generation
Adhikari et al. Toward secure communication using intra-particle entanglement
Azahari et al. Secured shared authentication key with two-way clock synchronization over multiparty quantum communication
Jirakitpuwapat et al. A quantum key distribution on qudits using quantum operators
Bhatt et al. Classical cryptography v/s quantum cryptography a comparative study
Singh Quantum Cryptography and its Application
Chakrabarti et al. Quantum key distribution: A safer alternate to asymmetric key exchange policies
Mutlu B92 based quantum key distribution with faint pulsed laser
Gonzales et al. Enhancing IEEE 802.11 i Standard using Quantum Cryptograp
Nurcihan et al. QUANTUM KEY DISTRIBUTION IN SMART HOME SYSTEMS
Verma A Study on Quantum Cryptography and Its Need
Salvail The search for the holy grail in quantum cryptography
Qaisi et al. EVALUATION OF QUANTUM KEY DISTRIBUTION BY SIMULATION
Kishore et al. Authenticated Transmission using Quantum Security
Saleem A Novel Multiple Access Quantum Key Distribution Network for Secure Communication. An Investigation into The Use of Laws of Quantum Physics And Communication Protocols To Enable Multiple Clients To Exchange Quantum Keys In A Lan Environment For Secure Communication
Won et al. Quantum Signature Scheme for Participant Attack

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant