量子現金システム及び装置
【課題】 量子検証情報を逆変換データにより変換する偽造をも阻止でき、安全性を向上させる。
【解決手段】 量子現金保持装置３が、量子現金を正当に使用するためにいずれかの逆変換データを出力した後、検証リスト内の他の逆変換データの出力を阻止する構成なので、量子現金の偽造に必要な他の逆変換データが外部に流出しない。
【解決手段】 量子現金保持装置３が、量子現金を正当に使用するためにいずれかの逆変換データを出力した後、検証リスト内の他の逆変換データの出力を阻止する構成なので、量子現金の偽造に必要な他の逆変換データが外部に流出しない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、量子複製禁止定理を根拠に偽造に対して安全性を有する量子現金を流通させる量子現金システム及び装置に係り、特に、量子検証情報を逆変換データにより変換する偽造をも阻止し、安全性を向上し得る量子現金システム及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
１９６９年にウイズナー（Wiesner）により考案された量子現金が知られている。ここでいう量子現金とは、シリアル番号と額面の情報に、検証用データを量子状態として記録し付与したものである。
【０００３】
量子状態は、元データが無い限り複製が不可能であり、複製に対する安全性が保証されている。このことは、一般に量子複製禁止定理と呼ばれている。
【０００４】
一方、量子状態は、同じ量子状態と比較し、両者が一致した場合に正しい旨が検証される。なお、異なる量子状態同士を比較すると一定の確率で不一致となる。よって、多数の量子状態を検証に用いることにより、両者の量子状態が異なる旨の検証結果を保証できる。また、検証用データから量子状態を生成できるため、検証用データを持っていても量子現金を検証できる（特許文献１に、量子状態の検証の一例が記載されている）。また、量子状態の一例としては、単一光子の偏光状態を基底に利用するものが良く知られている。
【特許文献１】特開２００１−７７９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
量子現金の利用形態を考えた時、例えば銀行のように、量子現金を発行した店舗と異なる何れの店舗でも検証できる形態が望ましい。つまり、発行元とは異なる代理先で検証し、代理先から発行元へ清算を行える形態が望ましい。
【０００６】
しかしながら、検証には、検証用データ、又は検証用データから生成された量子状態が必要であり、これら何れかを代理先に配布すると、配布先で量子現金を複製できることから、様々な不正行為が可能となってしまう。例えば複製した１つをユーザから提示された量子現金であると偽る不正や、複製機能が無いとしても、他の店舗と結託して、一方の検証用の量子状態をユーザから提示された量子現金であると偽る不正が可能となる。発行側には、これらの不正を暴くことはできない。実際に、検証機能が全て十分な信頼性を持って運用されるとは限らないので、現状では、検証を代理する有効な仕組みがなかった。
【０００７】
一方、この有効な仕組みを作る観点から、本願出願時に未公開である先行出願として、量子現金の発行機能と検証機能とを分離しつつ、安全性を確保した量子現金システムが提案されている（特願２００３−４３２２２７号（以下、先行出願という））。
【０００８】
しかしながら、この先行出願の発明者らの更なる検討によれば、この先行出願においては、ほとんどありえない場合ではあるが、量子検証装置と量子現金支払済の量子現金保持装置とが結託した場合に、量子検証装置内の量子検証情報を量子現金保持装置に残った逆変換データにより変換して量子現金を偽造し得る可能性が論理的には残っている。この場合、偽造に用いる量子検証情報及び逆変換データ自体は何れも本物である。よって、正当に支払われた量子現金が量子現金発行装置に精算される前に、偽造された量子現金が他の量子現金検証装置に支払われると、他の量子現金検証装置では、量子現金の偽造を見破れず、不正な支払いを受け付けてしまう。
【０００９】
本発明は上記実情を考慮してなされたものであり、量子検証情報を逆変換データにより変換する偽造をも阻止でき、安全性を向上し得る量子現金システム及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明は、少なくとも金額を表す元データに対応する第１量子状態を含む量子現金と、前記第１量子状態が複数の変換データの各々に基づいて個別に変換されてなる第２量子状態を含み夫々前記第１量子状態の検証に用いられる複数の量子検証情報と、前記各変換データに個別に対応して夫々量子検証情報を逆変換するための複数の逆変換データ及び前記各逆変換データを特定可能な識別子からなる検証リストとを発行する量子現金発行装置と、前記量子現金及び前記検証リストを保持し、当該量子現金と前記検証リスト内のいずれかの逆変換データとを出力可能な量子現金保持装置と、前記識別子が割当てられており、前記量子現金保持装置から量子現金、逆変換データ及び識別子を受けたとき、前記量子検証情報の第２量子情報を当該逆変換データにより変換して得られた第１量子情報に基づいて、前記量子現金の第１量子状態を検証可能な量子現金検証装置とを備えた量子現金システムであって、前記量子現金保持装置としては、前記いずれかの逆変換データを出力した後、前記検証リスト内の他の逆変換データの出力を阻止するための出力阻止手段を備えた量子現金システムである。
【００１１】
第２の発明は、少なくとも金額を表す元データに対応する第１量子状態を含む量子現金と、前記第１量子状態が複数の変換データの各々に基づいて個別に変換されてなる第２量子状態を含み夫々前記第１量子状態の検証に用いられる複数の量子検証情報と、前記各変換データに個別に対応して夫々量子検証情報を逆変換するための複数の逆変換データ及び前記各逆変換データを特定可能な識別子からなる検証リストとを発行する量子現金発行装置と、前記量子現金及び前記検証リストを保持し、当該量子現金と前記検証リスト内のいずれかの逆変換データとを出力可能であり、前記いずれかの逆変換データを出力した後、前記検証リスト内の他の逆変換データの出力を阻止する量子現金保持装置と、前記識別子が割当てられており、前記量子現金保持装置から量子現金、逆変換データ及び識別子を受けたとき、前記量子検証情報の第２量子情報を当該逆変換データにより変換して得られた第１量子情報に基づいて、前記量子現金の第１量子状態を検証可能な量子現金検証装置とを備えた量子現金システムに用いられる前記量子現金発行装置であって、前記量子現金の検証又はこの検証の予約に応じて量子現金検証装置から識別子と量子検証情報要求とを受けると、この識別子で特定される逆変換データに対応する変換データで変換された量子検証情報を、当該量子現金検証装置に配布する検証情報配布手段を備えた量子現金発行装置である。
【００１２】
（作用）
従って、第１の発明では、量子現金保持装置が、量子現金を正当に使用するためにいずれかの逆変換データを出力した後、検証リスト内の他の逆変換データの出力を阻止するので、量子現金の偽造に必要な他の逆変換データが外部に流出しない。このため、量子検証情報を逆変換データにより変換する偽造をも阻止でき、安全性を向上させることができる。
【００１３】
第２の発明では、第１の発明の作用に加え、実際に量子現金を検証する量子現金検証装置のみに量子検証情報を配布し、他の量子現金検証装置には配布しない構成により、さらに安全性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように本発明によれば、量子検証情報を逆変換データにより変換する偽造をも阻止でき、安全性を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
量子状態とは、電子や光子など素粒子の波動的な性質も考慮した状態のことで、複数の基本的状態の重ね合わせであり、測定によって状態の一部の情報しか得られず、測定によって状態が変化し、かつ、測定値も一意的には決まらないという性質を持つ。これらの性質により、量子状態は、量子状態の設計情報が無い未知の量子状態の複製を、元の状態を保ったまま作ることは不可能である特徴をもつ。
【００１６】
量子現金とは、小切手、証券、紙幣などのような、それ自身が価値を備えたものであり、且つ、この量子現金が正しいものである旨を示す量子状態を情報として備えている。なお、価値は、必ずしも金銭である必要はない。
【００１７】
量子検証情報とは、量子現金の真偽を確かめるための量子状態を検証用の情報として備えている。
【００１８】
量子状態の正当性の検証は、検証すべき量子状態が、検証用の量子状態と完全に一致するか否かを調べることによってのみ可能である。つまり、同じ量子状態が二つ存在することにより、正当である旨の判断ができる。
【００１９】
図１と図２は、本実施の形態の量子現金流通システムの全体を示している。係る量子現金システムは、量子現金の発行機能と、量子現金の立替機能と、量子現金の清算機能とに大別できる。図１は、量子現金の発行機能を示しており、図２は、量子現金の立替機能及び量子現金の清算機能を示している。なお、立替とは、量子現金の発行元に代わり、量子現金を受けて、その対価として価値を供給することを言う。清算とは、量子現金の発行元が、価値を供給し、量子現金を回収することを言う。
【００２０】
このシステムは、量子現金発行装置１と、ｎ個の量子現金検証装置２−１〜２−ｎ（ｎは２以上の整数）と、量子現金保持装置３とを備える。
【００２１】
量子現金発行装置１は、ユーザへの量子現金の発行とそのための検証に係る各種情報（検証リスト、量子検証情報（１）〜（ｎ））の発行、及び、発行した量子現金の清算（量子検証情報（ｉ）、量子現金）を行うものである。
【００２２】
一方、量子現金検証装置２−１〜２−ｎは、量子現金発行装置１に代わって立替を行うためのものである。量子現金検証装置２−１・・・２−ｎには、予め一意に識別可能な識別子（例えば、装置固有番号、装置名、等）が割り当てられている。
【００２３】
量子現金保持装置３は、量子現金発行装置１により発行された量子現金及び検証リストを保持し、当該量子現金と検証リスト内のいずれかの逆変換データとを量子現金検証装置２−ｉ（但し、１≦ｉ≦ｎ）に向けて出力可能なものであって、いずれかの逆変換データを出力した後、検証リスト内の他の逆変換データの出力を阻止する機能をもっている。
【００２４】
図３は、量子現金発行装置１の内部の機能ブロックを示す図である。
【００２５】
量子現金発行装置１は、量子状態を生成するためのものであって、秘密に管理される元データと、量子現金検証装置２−１・・・２−ｎにそれぞれ割り当てられた各識別子と、これら各識別子に対応付けた各変換データと、これら各変換データに対応する各逆変換データとを記憶する記憶部１１を備える。
【００２６】
なお、記憶部１１に代え、これらのデータを量子現金発行装置１の管理者から都度入力するようにしても良いが、特に元データは、量子現金の発行時のみならず、回収時にも利用するため、不明となることなく何らかの方法で秘密に保管することが重要である。
【００２７】
ここで、変換データ及び逆変換データは、所定の可逆性の変換方式（可逆性の変換方式を、一般にユニタリー変換と呼ぶ）に与えるパラメータであり、変換データに基づいて元データに所定のユニタリー変換を施すと変換情報が得られ、逆変換データに基づいて変換情報に上記ユニタリー変換を施すと元データが得られる関係にある。つまり、所定のユニタリー変換に対し、逆変換データは、変換データの作用を打ち消すように作用する。
【００２８】
量子現金生成部１２は、元データから量子状態を生成し、この量子状態を保持する量子現金を生成する。
【００２９】
量子検証情報生成部１３は、元データから量子状態を生成し、所定のユニタリー変換に各変換データをそれぞれ作用させて、得られた各量子状態をそれぞれ個別に保持する量子検証情報を生成する。なお、ここでは、便宜的に量子現金生成部１２と検証情報生成部１３とを別々の構成としたが、同一の装置で構成しても良い。この場合、量子現金を生成するには、ユニタリー変換へ変換データ“０”を与える、つまり変換しなければ良い。
【００３０】
検証リスト生成部１４は、各識別子と、各逆変換データとをそれぞれ対応づけた検証リストを生成する。
【００３１】
量子現金発行装置１は、量子現金と検証リストとの組を保持した量子現金保持装置３をユーザへ発行する。この発行は、一つの量子現金に対して一度だけ行われる。また、量子現金発行装置１は、各量子現金検証装置２−１・・・２−ｎへ、各識別子に対応する量子検証情報を供給する。つまり、各量子現金検証装置２−１・・・２−ｎは、この量子現金に対し、互いに異なる、各量子現金検証装置２−１・・・２−ｎそれぞれに固有の量子検証情報を備えることとなる。
【００３２】
量子現金の発行、量子検証情報の供給、量子現金の検証、及び、量子現金の清算の各処理において、情報の受け渡しを行なう二者間で暗号技術を利用して互いに相手を認証し合うことによって安全性を検証することができる。具体的にはＲＳＡ暗号のような公開鍵暗号を利用した方法があり、被認証者が公開鍵と秘密鍵の対を生成し、公開鍵を公開しておく。認証者は認証する際、乱数を生成して公開鍵で暗号化して被認証者に送付する。被認証者はそれを秘密鍵によって復号したものを返送する。認証者は返送された値が元の乱数と一致した場合、被認証者の正当性を確認する。暗号技術の詳細については、文献［岡本龍明・山本博資，「現代暗号」，産業図書，1997.］に記載されている。
【００３３】
量子現金清算部１５は、発行した量子現金がユーザに利用された後、量子現金が利用された量子現金検証装置２−ｉ（ｉは、１〜ｎの何れか１つ）から、ユーザへ代行して支払われた価値を清算するために、量子現金検証装置２−ｉが正当にユーザへの代行を果たしたかを検証し、清算するものである。
【００３４】
このような構成の量子現金発行装置１から、量子現金保持装置３を受けたユーザは、量子現金保持装置３内の量子現金を換金する際に、ｎ個の量子現金検証装置２−１〜２−ｎの１つを選択し、検証リストの中から、その選択した量子現金検証装置２−ｉに対応する一つの逆変換データを選択する。量子現金保持装置３は、選択された逆変換データを量子現金とともに量子現金検証装置２−１へ供給出力する。その後、量子現金保持装置３では、他の逆変換データの出力が阻止される。
【００３５】
図４は、量子現金検証装置２−１・・・２−ｎのうちの、一つの内部の機能ブロックを示す図である。以後、説明を簡単にするために、量子現金検証装置２−ｉに着目して説明する。
【００３６】
検証用情報供給部２１は、量子現金発行装置１から量子現金検証装置２−ｉ用に供給された量子検証情報を、所定のユニタリー変換にユーザから供給された量子現金検証装置２−ｉ用の逆変換データを作用させて、得られた量子状態を量子状態検証部２２へ供給する。
【００３７】
量子状態検証部２２は、ユーザから供給された量子現金の量子状態と、検証用情報供給部２１からの量子状態との一致／不一致を検証するものである。量子状態検証部２２は、量子現金を所有するユーザ（正当な量子現金を持っているか否かは不明）から、量子現金と、検証リストからこの量子現金検証部２１の識別子に対応する逆変換データとを与えられると、検証用情報供給部２１が所有する量子検証情報に、ユーザーから与えられた逆変換データを作用させた量子状態を得、また、ユーザから与えられた量子現金から量子状態を得、これら与えられた量子状態が一致するか否かを確認する。一致すればこの量子現金は正当なものであると判断でき、一致しなければこの量子現金は不当なものであると判断できる。なお、量子状態の検証を行うと、検証結果が一致した場合には、それぞれ元の量子状態が得られる（同じ２つの量子状態）が、不一致の場合には、元の量子状態を得ることはできないことが、知られている。
【００３８】
量子現金検証装置２−ｉで、ユーザの量子現金が正当なものであると検証できた場合に、ユーザから提供された量子現金と引き換えに量子現金に設定されている対価がユーザへ提供される。この対価は量子現金に具体的な金額を印刷しておいても良いし、量子現金発行装置１から、ユーザと各量子現金検証装置２−１・・・２−ｎへ量子現金の価値を伝えておき、それら共通に認識される価値に基づくようにしても良い。
【００３９】
ユーザと量子現金検証装置２−ｉとの間での立替の処理が終了後、適切なタイミングで、量子現金検証装置２−ｉと量子現金発行装置１との間で清算の処理を行う。清算の処理とは、本来量子現金に対する対価を支払うべき量子現金発行装置１に代わって、量子現金検証装置２−ｉが代行して価値を支払っているため、量子現金発行装置１がその価値を量子現金検証装置２−ｉへ支払うこと、及び、その際に量子現金検証装置２−ｉが不正を行っていないかを検証することを指す。
【００４０】
量子現金検証装置２−ｉは、検証の結果得られた２つの量子状態の組に基づいて、量子現金発行装置１へ清算の処理を依頼する。
【００４１】
量子現金発行装置１は、先に説明した量子現金清算部１５にて正当性の検証を行った上、正当と判断した場合に、ユーザへ量子現金に設定されている対価が提供されたと見なし、代替してもらっていた価値を提供する。
【００４２】
以上説明したことは、例えば、銀行を例に取ると、量子現金は預金の証書、量子現金発行装置は、当該証書の発行元の銀行、量子現金検証装置は前記証書の発行元の銀行を除く各支店、ユーザは預金者とすると理解しやすい。このような実施形態にすれば、変換データを量子現金検証装置へ隠蔽しつつ、ユーザが預金した銀行以外の銀行でも量子現金を換金することができる。
【００４３】
なお、上記実施の形態では、量子現金の発行の処理と清算の処理を同じ装置内で行っていたが、別々の装置で行うようにしても良いことは勿論である。重要な点は、発行の処理及び清算の処理は１箇所であるが、立替の処理が複数備えられることにある。
【００４４】
また、上記実施の形態では、量子現金の検証情報を全部の量子現金検証装置２−１〜ｎに対して予め配布しておいたが、ユーザが量子現金の検証を受ける際、検証を行なう検証装置（例えば、２−１）に対してオンデマンドで検証情報の送付を要求する方式も考えられ、通信の総量を減らし、安全性を高めるのに効果的な場合がある。
【００４５】
また、オンデマンドによる検証情報送付の処理を検証に先立ち、インターネットを介するなどして予約することで検証の際に掛かる時間を短縮することも考えられ、その際、先に述べた公開鍵暗号を利用した相互認証方式が利用できる。
【００４６】
さらには、検証の予約の取り消しを可能とすることで利便性を増すことも考えられる。その場合、量子現金検証装置が量子現金発行装置に量子状態を返送し、量子現金発行装置はその真正性を確認することで安全に取り消し処理を完了できる。なお、これらオンデマンドの要求やその予約に関しては、第４乃至第５の実施形態で詳述する。
【００４７】
以上の様な本実施の形態によれば、量子現金発行装置１からみて、安全性を保ちつつ、且つ、ユーザからの量子現金の検証を、複数の量子現金検証装置２−１・・・２−ｎで行うことができる。そのため、量子現金の所有者であるユーザにとっても、利用しやすいシステムを提供できる。
【００４８】
また、量子現金保持装置３が、量子現金を正当に使用するためにいずれかの逆変換データを出力した後、検証リスト内の他の逆変換データの出力を阻止するので、量子現金の偽造に必要な他の逆変換データが外部に流出しない。このため、量子検証情報を逆変換データにより変換する偽造をも阻止でき、安全性を向上させることができる。
【００４９】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態では、第１の実施形態の一具体例として、量子状態として単一光子の偏光方向を利用する場合についての、各部の実現例を説明する。
【００５０】
単一光子は、レーザー光を減衰機によって十分強度を弱めることで生成でき、また、この単一光子の偏光方向は、電気光学効果素子を用いた偏光子に通す際に、印加電圧の程度によって任意に切り替え制御可能なことが知られている。
【００５１】
本具体例では、偏光方向が水平（０°）及び垂直（９０°）である直線偏光の組と、偏光方向が４５°及び−４５°である直線偏光の組との２つの基底を利用する。ここで、前者をプラス基底、後者をクロス基底と呼ぶこととする。そして、プラス基底において偏光方向が０°を論理値０、９０°を論理値１と割り当てる。クロス基底において偏光方向が−４５°を論理値０、４５°を論理値１と割り当てる。プラス基底とクロス基底とは共役の関係とし、それぞれ論理値０及び論理値１を取り得るから、単一光子に対し４つの量子状態を示し得る。この関係を図５に表として示しておく。
【００５２】
また、このように光子の偏光方向で生成した量子状態の保持には、例えば酸化物結晶（Ｙ２ＳｉＯ５）中に分散させた希土類イオン（Ｐｒ３＋）に上記単一光子を入射することで、固体中に光子の偏光方向を記録するＥＩＴ(Electromagnetically Induced Transparency)と呼ばれる技術が知られている。本具体例においてもＥＩＴを利用する。なお、ＥＩＴについては、文献［市村厚一、“周波数空間を利用した固体素子量子コンピュータ”、東芝レビュー、vol.57、No.9, (2002)］に記載されている。ＥＩＴによって量子状態を保持した固体を以下ではＥＩＴ固体と呼ぶこととする。
【００５３】
元データは、十分な長さのランダムなビット列と、前記ビット列の各ビットに対応してランダムな基底列との組で構成される。図６に、元データの生成についての一例を示す。
【００５４】
２つの乱数生成装置１６、１７は、乱数生成に関し互いに相関の無いものである。乱数生成装置１６は、所定長の０／１の乱数を生成し、これを元データのビット列とする。一方、乱数生成装置１７は、前記と同じ長さの０／１の乱数を生成する。この生成された０／１の乱数を、基底割り当て装置１８によって、０を＋（基底）、１を×（基底）と割り当てる。割り当てられた結果の、所定長の＋及び×を基底列とする。以上のようにして生成されたビット列及び基底列の組を元データとする。
【００５５】
この元データは、他の元データと区別するためにシリアル番号と、この元データに与える額面とを対応付けて、記憶装置１１に記憶され、秘密に管理される。なお、シリアル番号及び額面は、ユーザへ量子現金を発行するときに対応づけて記憶させても良い。
【００５６】
次に、本具体例の量子現金生成部１２を図７に示す。量子現金生成部１２は、量子状態生成部１２ａとＥＩＴ部１２ｅとを備える。量子状態生成部１２ａは、量子現金の量子状態を生成するものであり、その内部構成を図８に示す。量子状態生成部１２ａは、レーザー光を発光するレーザー光部１２ｂと、レーザー光を減衰させる減衰機１２ｃと、減衰機１２ｃからの光子を、入力される元データのビット列及び基底列によって制御され、上記で説明した４状態の何れかの量子状態を持った光子を出力する偏光子１２ｄとを備える。偏向子１２ｄから出力された光子の量子状態は、ＥＩＴ部１２ｅによってＥＩＴ固体に保持する。
【００５７】
変換データのそれぞれは、所定のユニタリー変換に対して与える変換パラメータであり、量子現金検証部２−１・・・２−ｎのそれぞれに一つずつ、それぞれ異なった値として割り当てられる。一方、逆変換データのそれぞれは、所定のユニタリー変換に与える変換パラメータとして、先に説明した変換データによる変換を打ち消すためのパラメータである。本具体例でのユニタリー変換は、角度変換を想定する。各変換パラメータと、各逆変換パラメータとは、一意に識別可能な識別子と対応付けて記憶される。これら識別子は、量子現金検証装置２−１・・・２−ｎのそれぞれを識別する識別子である（識別子、変換データ、逆変換データの関係の一例を図９に示す）。
【００５８】
次に、量子検証情報生成部１３の構成について図１０を用いて説明する。量子検証情報生成部１３は、量子現金検証装置２−１・・・２−ｎへ、検証を行うためのそれぞれ異なる量子検証情報を生成するためのものであり、量子状態生成部１３ａとユニタリー変換部１３ｂとＥＩＴ部１３ｃとを備える。量子状態生成部１３ａは、量子状態生成部１２ａと同一の構成であり、及び、ＥＩＴ部１３ｃは、ＥＩＴ部１２ｅと同一構成である。ユニタリー変換部１３ｂは、量子状態生成部１２ａから出力される光子状態を、順次与えられた変換データに基づき、順次作用（ここでは、角度変換）させて、順次得られた光子状態をＥＩＴ部１３ｃによって、それぞれ別個のＥＩＴ固体に保持する。
【００５９】
光子状態へのユニタリー変換の実現方法としては、例えば、ハーフビームスプリッタを用いることにより実現できる。ハーフビームスプリッタについては、文献［M. A. Nielsen and I. Chuang, "Quantum Computation and Quantum Information", Cambridge Univ., 2000, Chap. 7.4.2 (pp290-296).］に詳しく記載されている。以上のようにして、量子検証情報生成部１３は、量子現金検証装置２−１・・・２−ｎごとに異なる検証用の量子状態を保持したそれぞれのＥＩＴ固体を生成できる。
【００６０】
検証リスト生成部１４は、対応付けて記憶される各逆変換データと各識別子との一覧リストを生成する。
【００６１】
記憶部１１に記憶された元データに対応するシリアル番号と額面、該元データに基づいて量子現金生成部１２によって生成されたＥＩＴ固体と、検証リスト生成部１４によって、生成された検証リストとは、特に図示しない量子現金発行部によって、例えば図１１のような形態の量子現金保持装置３への入力によって発行する。
【００６２】
量子現金保持装置３は、例えば、ＩＣカードのようなカード形状としてもよく、シリアル番号と額面とが表面に印刷された印刷領域３１と、額面に相当する量子状態が記憶されたＥＩＴ固体３２と、この量子状態の検証リストが記憶された例えばＥＥＰＲＯＭのような記憶部３３とを備えている。ＥＩＴ固体３２は、例えば埋め込まれるように付着されるものを想定するが、これに限定されない。量子現金保持装置３の発行は、一つの量子状態（ＥＩＴ固体）に対して１度のみ発行する。なお、このように発行された量子現金保持装置３は量子現金カードと呼んでもよい。
【００６３】
量子現金保持装置３は、検証リスト中の量子現金検証装置２−ｉの識別子に対応する逆変換データを出力した際に、他の量子現金検証装置２−１〜２−(i-1)，２−(i+1)〜２−ｎに対応する逆変換データを復元できない形で消去する機能を持たせることで、複数の量子現金検証装置２−１〜２−ｎが保持している量子状態を利用して量子現金を偽造する不正を防止することが出来る。
【００６４】
一方、量子検証情報生成部１３で生成されたそれぞれのＥＩＴ固体は、それぞれの識別子に対応する量子現金検証装置２−１・・・２−ｎへ配布する。この配布は、物の配布であり、例えば郵便などで配布すればよい。
【００６５】
次に、量子現金検証装置２−１・・・２−ｎについて説明する。いずれの量子現金検証装置２−１・・・２−ｎも同じ構成であるので、ここでは、量子現金検証装置２−１で説明する。
【００６６】
量子現金の検証は、量子状態を検証することによって行う。具体的には、偏光方向の基底列とそれによって埋め込まれたランダムなビット列とを用意し、量子現金のＥＩＴ固体を復元した光子を偏光基底で測定し、埋め込まれたビット列と一致するか確認する。正当な量子状態の場合は必ず一致するが、量子状態が異なる場合、一定の確率で不一致となる。例えば、単一光子に着目すると、量子現金発行検証装置２−１が保持するビットが０°の偏光である場合、測定値が一致する確率は、量子現金の偏光が０°では１００％、−４５°と４５°では５０％、９０°では０％になる。つまり、単一光子に着目し、量子現金の量子情報の１ビットを値と基底をランダムに選んだ場合には、量子情報（偏光方向）が異なるにもかかわらず、「正しい」と誤って判定する確率は１／４となる。
【００６７】
量子現金検証装置２−ｉ側では、量子現金発行装置１から量子現金の発行ごとに、配布された検証用のＥＩＴ固体を発行時のシリアル番号と対応付けて多数所有しており、ユーザから量子現金保持装置３を提示されたとき、その表面に印刷されるシリアル番号で、ＥＩＴ固体の一つを特定する。
【００６８】
量子現金検証装置２−ｉは、量子状態復元部２１ａ，２２ａ、ユニタリ変換部２１ｂ、検証用量子ゲート２２ｂを備える。
【００６９】
量子状態復元部２１ａは、シリアル番号から特定したＥＩＴ固体から光子状態を復元するものである。一方、量子状態復元部２２ａは、量子現金カードに付着されるＥＩＴ固体から光子状態を復元するものである。量子状態復元部２１ａで復元された光子状態は、ユニタリー変換部２１ｂへ入力され、量子現金保持装置３に記憶されるこの量子現金検証装置２−ｉの識別子に対応する逆変換データに基づいて、ユニタリー変換を施して光子状態を生成する。
【００７０】
ユニタリー変換部２１ｂからの光子状態と、量子状態復元部２２ａからの光子状態は、検証用量子ゲート２２ｂに入射され、偏光方向が一致するか否かを判定し、両者が一致するか否かを検証する。
【００７１】
検証用量子ゲート２２ｂは、アダマールゲートとスワップゲートの組み合わせで実現できることが、文献［H. Buhrman, R. Cleve, J. Watrous, and R. de Wolf, Phys. Rev. Lett., 87, 167902(2003)］によって知られている。アダマールゲートとスワップゲートは、単一光子源と単一光子検出器があれば、線形光学素子のみによって構成できることが文献［E. Knill, L. Laflamme, and G.J. Milburn, Nature 409, 46 (2001)］によって知られている。よって、ここでは説明を省略する。
【００７２】
検証用量子ゲート２２ｂからのそれぞれの量子状態は、ユニタリー変換部２１ｂからの光子状態と量子状態復元部２２ａからの光子状態そのものであり、ＥＩＴ部２３，２４によってＥＩＴ固体に保持し、先のシリアル番号及び額面と対応付けて、組として保管する。検証用量子ゲート２２ｂによって、両者が完全に一致すると、量子現金検証装置２−ｉ側は、量子現金カードの正当性が保証され、量子現金カードに印刷される価値をユーザへ支払う。なお、量子現金検証装置２−ｉは、２つの量子状態の一致・不一致を知ることはできるが、量子状態そのものについては知ることができない。この性質によって、量子現金の偽造の不可能性が保証される。
【００７３】
量子現金検証装置２−ｉは、支払後に、量子現金発行装置１へ量子現金の精算の処理を行なう。この精算の処理は、主に次の２通りの何れかで実現すればよい。
【００７４】
まず、一つ目の方法は、保管しているシリアル番号、額面と２つのＥＩＴ固体の組を、量子現金発行装置１側へ持って行き、検証する方法である。
【００７５】
この際の量子現金発行装置１の精算部１５の機能ブロックを図１３に示す。
【００７６】
シリアル番号から、量子現金発行装置１の記憶部１１に記憶する、基底列及びビット列からなる元データを特定し、基底列及び元データを量子状態生成部１５ａへ供給し、量子状態を生成する。これにより、量子現金の発行の際に生成された量子状態と完全に同一のものが生成される。
【００７７】
一方、２つのＥＩＴ固体を一方を量子状態復元部１５ｂで復元し、量子状態を生成する。これらの量子状態を検証用量子ゲート２２ｂと同一構成の検証用量子ゲート１５ｃで検証することにより一致の有無を調べる。同様に、２つのＥＩＴ固体のもう一方についても検証を行う。
【００７８】
それぞれが、同一であると判定されたとき、量子現金検証装置２−ｉは適切に量子現金の立替の処理が行われたと判断し、量子現金発行装置１は、量子現金検証装置２−ｉへ立て替えられた価値を支払う。これによって精算の処理が完了する。
【００７９】
次に精算の処理の２つ目の方法について説明する。２つ目の方法は、保管しているシリアル番号、額面と２つのＥＩＴ固体の組を、量子現金検証装置２−ｉ側で電子的な情報に変換してから、量子現金発行装置１で検証する方法である。
【００８０】
この際の量子現金検証装置２−ｉ側に備える電子的情報変換する機能を図１４に示す。
【００８１】
量子現金検証装置２−ｉは、精算したいＥＩＴ固体の組を取り出して、量子状態復元部２５，２６で２つの光子状態を取り出し、一方には＋基底で光子状態を測定する＋基底測定器２７で偏光の測定を行い、他方には×基底で光子状態を測定する×基底測定器２８で偏光の測定を行い、全測定結果を図示しない送信部により量子現金発行装置１へ送信する。
【００８２】
量子現金発行装置１は、受信した全測定結果と、記憶装置１に保持していた元データの基底列及びビット列とを、検証部１９に入力し、この測定結果の正当性を判定する。具体的には、図１５のように、１ビットずつ基底列で、＋基底で測定された測定結果又は×基底で測定された測定結果の何れかを選択し、その選択した測定結果の値をビット列の対応するビット値で一致するか否かを比較する。なお、選択されない基底の測定ビット値については判定に利用しない。これを全ての測定結果に対して行って、全部一致する場合は正当と判断し、１ビットでも一致しないものがある場合は正当でないと判断する。なお、偏光方向が異なる不正な光子が誤って正しいと検証される確率は単一光子１個あたり１／４であり、光子数を十分多くすることで誤って判定する確率を所与の値に抑えることが可能である。また、量子複製禁止定理により、量子現金の偽造が不可能であることが保証できる。
【００８３】
なお、上記の検証方法では、量子状態を一旦ＥＩＴ固体に保持したものを利用したが、
検証用量子ゲート２２ｂからのそれぞれの量子状態をそのまま量子テレポテーションという技術を用いて、量子状態を量子現金発行装置１へ転送することも可能である。この量子テレポテーションでの転送は、安全性を有している利点がある。なお、量子テレポテーションについては、文献［M. A. Nielsen and I. Chuang, "Quantum Computation and Quantum Information", Cambridge Univ., 2000, Chap. 1.3.7 (pp26-28).］に詳しく記載されている。
【００８４】
このようにして、正当と判断した場合は、額面の実現金を量子現金検証支払機能に対して支払う。
【００８５】
以上のような具体例によれば、第１の実施形態の効果において特に、量子現金発行装置１と分離した複数の量子現金検証装置２−１・・・２−ｎを備えても、複製・偽造、等の危険を回避しつつ、それら量子現金検証装置に検証を行わせることができる。このため、ユーザにとっても、利便性の高い量子現金のシステムが提供できる。
【００８６】
また、量子現金保持装置３は、検証リスト中の量子現金検証装置２−ｉの識別子に対応する逆変換データを出力した際に、他の量子現金検証装置２−１〜２−(i-1)，２−(i+1)〜２−ｎに対応する逆変換データを復元できない形で消去する機能を備えるので、複数の量子現金検証装置２−１〜２−ｎが保持している量子状態を利用して量子現金を偽造する不正を防止できる。なお、この消去機能については、次の第３の実施形態にて詳細に説明する。
【００８７】
（第３の実施形態）
図１６は本発明の第３の実施形態に係る量子現金システムに適用される量子現金保持装置の構成を示す模式図であり、図１１と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、ここでは異なる部分について主に述べる。なお、以下の各実施形態も同様にして重複した説明を省略する。
【００８８】
すなわち、本実施形態は、第１又は第２の実施形態の具体例であり、量子現金保持装置３を用いた不正を阻止するものであって、具体的には前述した記憶部３３の出力制御機能の一部として、消去機能（出力阻止手段）３３ａを有する記憶部３３’を備えている。
【００８９】
ここで、消去機能３３ａは、記憶部３３’の内部メモリに記憶された検証リストから量子現金検証装置２−ｉの識別子ｉに対応する逆変換データを出力した後に、検証リストから他の量子現金検証装置２−１〜２−(i-1)，２−(i+1)〜２−ｎの識別子１〜(i-1)，(i+1)〜ｎに対応する逆変換データを消去する機能である。
【００９０】
なお、消去機能３３ａは、逆変換データの消去に限らず、逆変換データを零などの無効な値に書換える機能に変形してもよく、あるいは識別子を消去又は無効な値に書換える機能に変形しても良い。すなわち、消去機能３３ａは、ある識別子ｉで特定される逆変換データが出力された検証リストに関し、他の識別子で特定される逆変換データの出力を阻止する機能の一例である。補足すると、消去機能３３ａは、検証リストのデータの消去及び／又は書換機能に限らず、逆変換データの読出命令を無視する機能などに変形してもよい。
【００９１】
以上のような構成によれば、量子現金保持装置３が、量子現金を正当に使用するためにいずれかの逆変換データを出力した後、検証リスト内の他の逆変換データの出力を阻止するので、量子現金の偽造に必要な他の逆変換データが外部に流出しない。このため、量子検証情報を逆変換データにより変換する偽造をも阻止でき、安全性を向上させることができる。
【００９２】
すなわち、複数の量子現金検証装置が保持している量子状態を利用して量子現金を偽造する不正を防止することが出来る。防止できる不正としては、例えば量子現金を使用した後に、他の量子現金検証装置２−ｊが保持している量子検証情報を逆変換データに基づいてユニタリー変換し、得られた元データを量子現金の一部として、更に他の量子現金検証装置２−ｋに再使用するといった不正が考えられる。
【００９３】
（第４の実施形態）
図１７は本発明の第４の実施形態に係る量子現金システムに適用される量子現金発行装置の構成を示す模式図である。
【００９４】
すなわち、本実施形態は、第１〜第３の各実施形態の変形例であり、複数の量子現金検証装置が結託することによる不正を阻止するものであって、具体的には第１〜第３の各実施形態における量子現金検証情報を全ての量子現金検証装置２−１〜２−ｎに予め配布する構成に代えて、量子現金検証装置２−ｉが検証を実行又は予約する際に、オンデマンド（需要、請求）により、その量子現金検証装置２−ｉのみに量子現金検証情報を配布するための検証予約処理部４１を量子現金発行装置１が備えた構成となっている。
【００９５】
ここで、検証予約処理部４１は、量子現金の検証又はそれに先立つ検証の予約に応じて量子現金検証装置２−ｉから識別子と量子検証情報要求とを受けると、この識別子で特定される逆変換データに対応する変換データで変換された量子検証情報（ｉ）を、当該量子現金検証装置２−ｉに配布する機能をもっている。
【００９６】
なお、配布する機能としては、具体的には、配布時に量子検証情報生成部１３を制御し、量子検証情報生成部１３に量子検証情報を生成及び配布させる方法を用いている。
【００９７】
次に、以上のように構成された量子現金システムの動作を図１８のシーケンス図を用いて説明する。なお、ここでは、検証直前に要求した場合の動作を述べ、以下の第５の実施形態にて予約をして要求した場合の動作を述べる。
【００９８】
量子現金保持装置３は、ユーザによる量子現金の支払の際に、量子現金及び逆変換データ（ｉ）を例えば量子現金検証装置２−ｉに出力する（ＳＴ１）。
【００９９】
量子現金検証装置２−ｉは、量子現金及び逆変換データ（ｉ）を受けると、量子現金を検証するため、自己の識別子ｉと共に、量子検証情報（ｉ）の要求を量子現金発行装置１に送信する（ＳＴ２）。
【０１００】
量子現金発行装置１は、識別子と、量子検証情報（ｉ）の要求とを受けると、検証予約処理部４１が量子検証情報生成部１３を制御し、量子検証情報生成部１３が、この識別子で特定される逆変換データに対応する変換データで元データを変換し、得られた量子検証情報（ｉ）を当該量子現金検証装置２−ｉに配布する（ＳＴ３）。
【０１０１】
量子現金検証装置２−ｉは、この量子検証情報（ｉ）に基づいて量子現金を検証し（ＳＴ４）、検証結果を出力する。この検証結果から量子現金が正当である旨を判定できたとき、量子現金に設定されている価値がユーザへ提供される（ＳＴ５）。
【０１０２】
以下、前述同様に、量子現金検証装置２−ｉは、検証の結果得られた２つの量子状態の組に基づいて、量子現金発行装置１へ清算の処理を依頼する（ＳＴ６）。
【０１０３】
量子現金発行装置１は、先に説明した量子現金清算部１５にて正当性の検証を行った上、正当と判断した場合に、ユーザへ量子現金に設定されている対価が提供されたと見なし、代替してもらっていた価値を提供する（ＳＴ７）。
【０１０４】
上述したように本実施形態によれば、第１乃至第３の各実施形態の作用効果に加え、実際に量子現金を検証する量子現金検証装置２−ｉのみに量子検証情報を配布し、他の量子現金検証装置２−１，…，２−(i-1)，２−(i+1)，…，２−ｎには配布しない構成により、さらに安全性を向上させることができる。また、通信の総量を減らし、盗聴の可能性を低減できる。
【０１０５】
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態に係る量子現金システムについて説明する。
【０１０６】
本実施形態は、第４の実施形態の変形例であり、検証予約処理部４１が検証直前に量子検証情報を要求した場合に代えて、検証予約処理部４１が量子検証情報を予約により要求する場合を述べる。ここで、予約は、例えばインターネットを介する等の任意の通信形態が利用可能であり、この種の通信形態においては、適宜、前述した公開鍵暗号による相互認証方式が利用可能となっている。
【０１０７】
また、検証予約処理部４１は、予約の取り消しに対応した機能を備えている。予約取り消しに対応した機能は、例えば検証の予約を取り消すように、量子現金検証装置２−ｉから識別子と量子検証情報（ｉ）とを受けると、電子現金精算部１５の検証機能により、この識別子で特定される逆変換データに基づいて量子検証情報（ｉ）の真正性を確認する機能と、この確認の後、予約の取り消しを承認する機能とからなるものである。
【０１０８】
次に、以上のように構成された量子現金システムの動作を図１９及び図２０のシーケンス図を用いて説明する。
【０１０９】
（検証予約の処理）
ユーザは、図示しない端末の操作などにより、図１９に示すように、量子現金保持装置３に記載のシリアル番号及び額面を含む検証予約を量子現金検証装置２−ｉに送信する（ＳＴ１１）。
【０１１０】
量子現金検証装置２−ｉは、この検証予約を受けると、自己の識別子と共に、量子検証情報（ｉ）の要求の予約を量子現金発行装置１に送信する（ＳＴ１２）。
【０１１１】
量子現金発行装置１は、この識別子及び予約を受けると、予約された日時まで待機する。予約された日時になると、量子現金発行装置１においては、前述したステップＳＴ３と同様に、検証予約処理部４１が量子検証情報生成部１３を制御し、量子検証情報生成部１３が、この識別子で特定される逆変換データに対応する変換データで元データを変換し、得られた量子検証情報（ｉ）を当該量子現金検証装置２−ｉに配布する（ＳＴ１３）。
【０１１２】
これと並行し、量子現金保持装置３は、量子現金及び逆変換データ（ｉ）を例えば量子現金検証装置２−ｉに出力する（ＳＴ１４）。
【０１１３】
以下、前述したステップＳＴ４及びＳＴ５と同様に、量子現金検証装置２−ｉによる量子現金の検証及び正当な場合の価値の提供が実行される（ＳＴ１５，ＳＴ１６）。
【０１１４】
また、前述したＳＴ６及びＳＴ７と同様に、量子現金検証装置２−ｉによる精算の依頼（ＳＴ１７）や、量子現金発行装置１による正当性の検証及び価値の提供が実行される（ＳＴ１８）。
【０１１５】
（検証予約の取消処理）
いま、図２０に示すように、前述した図１９と同様にステップＳＴ１１〜ＳＴ１３の処理が実行されたとする。
【０１１６】
しかしながら、前述とは異なり、図２０に示すように、量子現金検証装置２−ｉにおいては、ユーザから予約の取り消しが通知されたとする（ＳＴ２１）。
【０１１７】
この場合、量子現金検証装置２−ｉは、検証の予約を取り消すように、自己の識別子と、量子検証情報（ｉ）とを量子現金発行装置１に返送する（ＳＴ２２）。
【０１１８】
量子現金発行装置１は、識別子と量子検証情報（ｉ）とを受けると、検証予約処理部４１が電子現金精算部１５を制御し、電子現金精算部１５により、この識別子で特定される逆変換データに基づいて、当該量子検証情報（ｉ）の真正性を確認する（ＳＴ２３）。
【０１１９】
この確認の後、量子現金発行装置１においては、検証予約処理部４１が予約の取り消しを承認する。
【０１２０】
上述したように本実施形態によれば、量子検証情報を予約により要求する構成により、第４の実施形態の効果に加え、検証の際に掛かる時間を短縮することができる。また、検証の予約を取消しできるので、利便性を向上させることができる。
【０１２１】
さらに、予約取り消しの際に、量子現金検証情報（ｉ）の真正性を確認する構成により、安全に取消し処理を完了することができる。
【０１２２】
なお、上記各実施形態に記載した手法の一部は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、光磁気ディスク（ＭＯ）、半導体メモリなどの記憶媒体に格納して頒布することもできる。
【０１２３】
また、この記憶媒体としては、プログラムを記憶でき、かつコンピュータが読み取り可能な記憶媒体であれば、その記憶形式は何れの形態であっても良い。
【０１２４】
また、記憶媒体からコンピュータにインストールされたプログラムの指示に基づきコンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）や、データベース管理ソフト、ネットワークソフト等のＭＷ（ミドルウェア）等が本実施形態を実現するための各処理の一部を実行しても良い。
【０１２５】
さらに、本発明における記憶媒体は、コンピュータと独立した媒体に限らず、ＬＡＮやインターネット等により伝送されたプログラムをダウンロードして記憶又は一時記憶した記憶媒体も含まれる。
【０１２６】
また、記憶媒体は１つに限らず、複数の媒体から本実施形態における処理が実行される場合も本発明における記憶媒体に含まれ、媒体構成は何れの構成であっても良い。
【０１２７】
尚、本発明におけるコンピュータは、記憶媒体に記憶されたプログラムに基づき、本実施形態における各処理を実行するものであって、パソコン等の１つからなる装置、複数の装置がネットワーク接続されたシステム等の何れの構成であっても良い。
【０１２８】
また、本発明におけるコンピュータとは、パソコンに限らず、情報処理機器に含まれる演算処理装置、マイコン等も含み、プログラムによって本発明の機能を実現することが可能な機器、装置を総称している。
【０１２９】
なお、本願発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る量子現金流通システムの全体を示す図（その１）。
【図２】同実施形態における量子現金流通システムの全体を示す図（その２）。
【図３】量子現金発行装置１の機能ブロックを示す図。
【図４】量子現金検証装置の機能ブロックを示す図。
【図５】量子状態の検出確率を表形式で示す図。
【図６】元データの生成についての一例を示す図。
【図７】本具体例の量子現金生成部１２を示す図。
【図８】量子状態生成部４１の内部構成を示す図。
【図９】識別子、変換データ、逆変換データの関係の一例を示す図。
【図１０】量子検証情報生成部１３の構成を示す図。
【図１１】量子現金保持装置の一例を示す図。
【図１２】量子現金検証装置２−１を示す図。
【図１３】量子現金発行装置１の精算部１５の機能ブロックを示す図。
【図１４】量子現金検証装置２−１側に備える電子的情報変換する機能を示す図。
【図１５】＋基底測定結果及びｘ基底測定結果を用いた検証を示す図。
【図１６】本発明の第３の実施形態に係る量子現金システムに適用される量子現金保持装置の構成を示す模式図。
【図１７】本発明の第４の実施形態に係る量子現金システムに適用される量子現金発行装置の構成を示す模式図。
【図１８】同実施形態における動作を説明するためのシーケンス図。
【図１９】本発明の第５の実施形態に係る量子現金システムの動作を説明するためのシーケンス図。
【図２０】同実施形態における動作を説明するためのシーケンス図。
【符号の説明】
【０１３１】
１・・・量子現金発行装置、２−１〜２−ｎ，２−ｉ・・・量子現金検証装置、１１・・・記憶部、１２・・・量子現金生成部、１３・・・量子検証情報生成部、１４・・・検証リスト生成部、１５・・・量子現金清算部、２１・・・検証用情報供給部、２２・・・量子状態検証部、１６，１７・・・乱数生成装置、１８・・・基底割り当て装置、１２ａ，１３ａ，１５ａ・・・量子状態生成部、１２ｅ，１３ｃ・・・ＥＩＴ部、１２ｂ・・・レーザ光部、１２ｃ・・・減衰機、１２ｄ・・・偏光子、１３ｂ，２１ｂ・・・ユニタリー変換部、２１ａ，２２ａ，１５ｂ，２５，２６・・・量子状態復元部、２２ｂ，１５ｃ・・・検証用量子ゲート、２７・・・＋基底測定器、２８・・・ｘ基底測定器、１９・・・検証部、３１・・・印刷領域、３２・・・ＥＩＴ固体部、３３・・・記憶部、３３ａ・・・消去機能、４１・・・検証予約処理部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、量子複製禁止定理を根拠に偽造に対して安全性を有する量子現金を流通させる量子現金システム及び装置に係り、特に、量子検証情報を逆変換データにより変換する偽造をも阻止し、安全性を向上し得る量子現金システム及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
１９６９年にウイズナー（Wiesner）により考案された量子現金が知られている。ここでいう量子現金とは、シリアル番号と額面の情報に、検証用データを量子状態として記録し付与したものである。
【０００３】
量子状態は、元データが無い限り複製が不可能であり、複製に対する安全性が保証されている。このことは、一般に量子複製禁止定理と呼ばれている。
【０００４】
一方、量子状態は、同じ量子状態と比較し、両者が一致した場合に正しい旨が検証される。なお、異なる量子状態同士を比較すると一定の確率で不一致となる。よって、多数の量子状態を検証に用いることにより、両者の量子状態が異なる旨の検証結果を保証できる。また、検証用データから量子状態を生成できるため、検証用データを持っていても量子現金を検証できる（特許文献１に、量子状態の検証の一例が記載されている）。また、量子状態の一例としては、単一光子の偏光状態を基底に利用するものが良く知られている。
【特許文献１】特開２００１−７７９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
量子現金の利用形態を考えた時、例えば銀行のように、量子現金を発行した店舗と異なる何れの店舗でも検証できる形態が望ましい。つまり、発行元とは異なる代理先で検証し、代理先から発行元へ清算を行える形態が望ましい。
【０００６】
しかしながら、検証には、検証用データ、又は検証用データから生成された量子状態が必要であり、これら何れかを代理先に配布すると、配布先で量子現金を複製できることから、様々な不正行為が可能となってしまう。例えば複製した１つをユーザから提示された量子現金であると偽る不正や、複製機能が無いとしても、他の店舗と結託して、一方の検証用の量子状態をユーザから提示された量子現金であると偽る不正が可能となる。発行側には、これらの不正を暴くことはできない。実際に、検証機能が全て十分な信頼性を持って運用されるとは限らないので、現状では、検証を代理する有効な仕組みがなかった。
【０００７】
一方、この有効な仕組みを作る観点から、本願出願時に未公開である先行出願として、量子現金の発行機能と検証機能とを分離しつつ、安全性を確保した量子現金システムが提案されている（特願２００３−４３２２２７号（以下、先行出願という））。
【０００８】
しかしながら、この先行出願の発明者らの更なる検討によれば、この先行出願においては、ほとんどありえない場合ではあるが、量子検証装置と量子現金支払済の量子現金保持装置とが結託した場合に、量子検証装置内の量子検証情報を量子現金保持装置に残った逆変換データにより変換して量子現金を偽造し得る可能性が論理的には残っている。この場合、偽造に用いる量子検証情報及び逆変換データ自体は何れも本物である。よって、正当に支払われた量子現金が量子現金発行装置に精算される前に、偽造された量子現金が他の量子現金検証装置に支払われると、他の量子現金検証装置では、量子現金の偽造を見破れず、不正な支払いを受け付けてしまう。
【０００９】
本発明は上記実情を考慮してなされたものであり、量子検証情報を逆変換データにより変換する偽造をも阻止でき、安全性を向上し得る量子現金システム及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明は、少なくとも金額を表す元データに対応する第１量子状態を含む量子現金と、前記第１量子状態が複数の変換データの各々に基づいて個別に変換されてなる第２量子状態を含み夫々前記第１量子状態の検証に用いられる複数の量子検証情報と、前記各変換データに個別に対応して夫々量子検証情報を逆変換するための複数の逆変換データ及び前記各逆変換データを特定可能な識別子からなる検証リストとを発行する量子現金発行装置と、前記量子現金及び前記検証リストを保持し、当該量子現金と前記検証リスト内のいずれかの逆変換データとを出力可能な量子現金保持装置と、前記識別子が割当てられており、前記量子現金保持装置から量子現金、逆変換データ及び識別子を受けたとき、前記量子検証情報の第２量子情報を当該逆変換データにより変換して得られた第１量子情報に基づいて、前記量子現金の第１量子状態を検証可能な量子現金検証装置とを備えた量子現金システムであって、前記量子現金保持装置としては、前記いずれかの逆変換データを出力した後、前記検証リスト内の他の逆変換データの出力を阻止するための出力阻止手段を備えた量子現金システムである。
【００１１】
第２の発明は、少なくとも金額を表す元データに対応する第１量子状態を含む量子現金と、前記第１量子状態が複数の変換データの各々に基づいて個別に変換されてなる第２量子状態を含み夫々前記第１量子状態の検証に用いられる複数の量子検証情報と、前記各変換データに個別に対応して夫々量子検証情報を逆変換するための複数の逆変換データ及び前記各逆変換データを特定可能な識別子からなる検証リストとを発行する量子現金発行装置と、前記量子現金及び前記検証リストを保持し、当該量子現金と前記検証リスト内のいずれかの逆変換データとを出力可能であり、前記いずれかの逆変換データを出力した後、前記検証リスト内の他の逆変換データの出力を阻止する量子現金保持装置と、前記識別子が割当てられており、前記量子現金保持装置から量子現金、逆変換データ及び識別子を受けたとき、前記量子検証情報の第２量子情報を当該逆変換データにより変換して得られた第１量子情報に基づいて、前記量子現金の第１量子状態を検証可能な量子現金検証装置とを備えた量子現金システムに用いられる前記量子現金発行装置であって、前記量子現金の検証又はこの検証の予約に応じて量子現金検証装置から識別子と量子検証情報要求とを受けると、この識別子で特定される逆変換データに対応する変換データで変換された量子検証情報を、当該量子現金検証装置に配布する検証情報配布手段を備えた量子現金発行装置である。
【００１２】
（作用）
従って、第１の発明では、量子現金保持装置が、量子現金を正当に使用するためにいずれかの逆変換データを出力した後、検証リスト内の他の逆変換データの出力を阻止するので、量子現金の偽造に必要な他の逆変換データが外部に流出しない。このため、量子検証情報を逆変換データにより変換する偽造をも阻止でき、安全性を向上させることができる。
【００１３】
第２の発明では、第１の発明の作用に加え、実際に量子現金を検証する量子現金検証装置のみに量子検証情報を配布し、他の量子現金検証装置には配布しない構成により、さらに安全性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように本発明によれば、量子検証情報を逆変換データにより変換する偽造をも阻止でき、安全性を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
量子状態とは、電子や光子など素粒子の波動的な性質も考慮した状態のことで、複数の基本的状態の重ね合わせであり、測定によって状態の一部の情報しか得られず、測定によって状態が変化し、かつ、測定値も一意的には決まらないという性質を持つ。これらの性質により、量子状態は、量子状態の設計情報が無い未知の量子状態の複製を、元の状態を保ったまま作ることは不可能である特徴をもつ。
【００１６】
量子現金とは、小切手、証券、紙幣などのような、それ自身が価値を備えたものであり、且つ、この量子現金が正しいものである旨を示す量子状態を情報として備えている。なお、価値は、必ずしも金銭である必要はない。
【００１７】
量子検証情報とは、量子現金の真偽を確かめるための量子状態を検証用の情報として備えている。
【００１８】
量子状態の正当性の検証は、検証すべき量子状態が、検証用の量子状態と完全に一致するか否かを調べることによってのみ可能である。つまり、同じ量子状態が二つ存在することにより、正当である旨の判断ができる。
【００１９】
図１と図２は、本実施の形態の量子現金流通システムの全体を示している。係る量子現金システムは、量子現金の発行機能と、量子現金の立替機能と、量子現金の清算機能とに大別できる。図１は、量子現金の発行機能を示しており、図２は、量子現金の立替機能及び量子現金の清算機能を示している。なお、立替とは、量子現金の発行元に代わり、量子現金を受けて、その対価として価値を供給することを言う。清算とは、量子現金の発行元が、価値を供給し、量子現金を回収することを言う。
【００２０】
このシステムは、量子現金発行装置１と、ｎ個の量子現金検証装置２−１〜２−ｎ（ｎは２以上の整数）と、量子現金保持装置３とを備える。
【００２１】
量子現金発行装置１は、ユーザへの量子現金の発行とそのための検証に係る各種情報（検証リスト、量子検証情報（１）〜（ｎ））の発行、及び、発行した量子現金の清算（量子検証情報（ｉ）、量子現金）を行うものである。
【００２２】
一方、量子現金検証装置２−１〜２−ｎは、量子現金発行装置１に代わって立替を行うためのものである。量子現金検証装置２−１・・・２−ｎには、予め一意に識別可能な識別子（例えば、装置固有番号、装置名、等）が割り当てられている。
【００２３】
量子現金保持装置３は、量子現金発行装置１により発行された量子現金及び検証リストを保持し、当該量子現金と検証リスト内のいずれかの逆変換データとを量子現金検証装置２−ｉ（但し、１≦ｉ≦ｎ）に向けて出力可能なものであって、いずれかの逆変換データを出力した後、検証リスト内の他の逆変換データの出力を阻止する機能をもっている。
【００２４】
図３は、量子現金発行装置１の内部の機能ブロックを示す図である。
【００２５】
量子現金発行装置１は、量子状態を生成するためのものであって、秘密に管理される元データと、量子現金検証装置２−１・・・２−ｎにそれぞれ割り当てられた各識別子と、これら各識別子に対応付けた各変換データと、これら各変換データに対応する各逆変換データとを記憶する記憶部１１を備える。
【００２６】
なお、記憶部１１に代え、これらのデータを量子現金発行装置１の管理者から都度入力するようにしても良いが、特に元データは、量子現金の発行時のみならず、回収時にも利用するため、不明となることなく何らかの方法で秘密に保管することが重要である。
【００２７】
ここで、変換データ及び逆変換データは、所定の可逆性の変換方式（可逆性の変換方式を、一般にユニタリー変換と呼ぶ）に与えるパラメータであり、変換データに基づいて元データに所定のユニタリー変換を施すと変換情報が得られ、逆変換データに基づいて変換情報に上記ユニタリー変換を施すと元データが得られる関係にある。つまり、所定のユニタリー変換に対し、逆変換データは、変換データの作用を打ち消すように作用する。
【００２８】
量子現金生成部１２は、元データから量子状態を生成し、この量子状態を保持する量子現金を生成する。
【００２９】
量子検証情報生成部１３は、元データから量子状態を生成し、所定のユニタリー変換に各変換データをそれぞれ作用させて、得られた各量子状態をそれぞれ個別に保持する量子検証情報を生成する。なお、ここでは、便宜的に量子現金生成部１２と検証情報生成部１３とを別々の構成としたが、同一の装置で構成しても良い。この場合、量子現金を生成するには、ユニタリー変換へ変換データ“０”を与える、つまり変換しなければ良い。
【００３０】
検証リスト生成部１４は、各識別子と、各逆変換データとをそれぞれ対応づけた検証リストを生成する。
【００３１】
量子現金発行装置１は、量子現金と検証リストとの組を保持した量子現金保持装置３をユーザへ発行する。この発行は、一つの量子現金に対して一度だけ行われる。また、量子現金発行装置１は、各量子現金検証装置２−１・・・２−ｎへ、各識別子に対応する量子検証情報を供給する。つまり、各量子現金検証装置２−１・・・２−ｎは、この量子現金に対し、互いに異なる、各量子現金検証装置２−１・・・２−ｎそれぞれに固有の量子検証情報を備えることとなる。
【００３２】
量子現金の発行、量子検証情報の供給、量子現金の検証、及び、量子現金の清算の各処理において、情報の受け渡しを行なう二者間で暗号技術を利用して互いに相手を認証し合うことによって安全性を検証することができる。具体的にはＲＳＡ暗号のような公開鍵暗号を利用した方法があり、被認証者が公開鍵と秘密鍵の対を生成し、公開鍵を公開しておく。認証者は認証する際、乱数を生成して公開鍵で暗号化して被認証者に送付する。被認証者はそれを秘密鍵によって復号したものを返送する。認証者は返送された値が元の乱数と一致した場合、被認証者の正当性を確認する。暗号技術の詳細については、文献［岡本龍明・山本博資，「現代暗号」，産業図書，1997.］に記載されている。
【００３３】
量子現金清算部１５は、発行した量子現金がユーザに利用された後、量子現金が利用された量子現金検証装置２−ｉ（ｉは、１〜ｎの何れか１つ）から、ユーザへ代行して支払われた価値を清算するために、量子現金検証装置２−ｉが正当にユーザへの代行を果たしたかを検証し、清算するものである。
【００３４】
このような構成の量子現金発行装置１から、量子現金保持装置３を受けたユーザは、量子現金保持装置３内の量子現金を換金する際に、ｎ個の量子現金検証装置２−１〜２−ｎの１つを選択し、検証リストの中から、その選択した量子現金検証装置２−ｉに対応する一つの逆変換データを選択する。量子現金保持装置３は、選択された逆変換データを量子現金とともに量子現金検証装置２−１へ供給出力する。その後、量子現金保持装置３では、他の逆変換データの出力が阻止される。
【００３５】
図４は、量子現金検証装置２−１・・・２−ｎのうちの、一つの内部の機能ブロックを示す図である。以後、説明を簡単にするために、量子現金検証装置２−ｉに着目して説明する。
【００３６】
検証用情報供給部２１は、量子現金発行装置１から量子現金検証装置２−ｉ用に供給された量子検証情報を、所定のユニタリー変換にユーザから供給された量子現金検証装置２−ｉ用の逆変換データを作用させて、得られた量子状態を量子状態検証部２２へ供給する。
【００３７】
量子状態検証部２２は、ユーザから供給された量子現金の量子状態と、検証用情報供給部２１からの量子状態との一致／不一致を検証するものである。量子状態検証部２２は、量子現金を所有するユーザ（正当な量子現金を持っているか否かは不明）から、量子現金と、検証リストからこの量子現金検証部２１の識別子に対応する逆変換データとを与えられると、検証用情報供給部２１が所有する量子検証情報に、ユーザーから与えられた逆変換データを作用させた量子状態を得、また、ユーザから与えられた量子現金から量子状態を得、これら与えられた量子状態が一致するか否かを確認する。一致すればこの量子現金は正当なものであると判断でき、一致しなければこの量子現金は不当なものであると判断できる。なお、量子状態の検証を行うと、検証結果が一致した場合には、それぞれ元の量子状態が得られる（同じ２つの量子状態）が、不一致の場合には、元の量子状態を得ることはできないことが、知られている。
【００３８】
量子現金検証装置２−ｉで、ユーザの量子現金が正当なものであると検証できた場合に、ユーザから提供された量子現金と引き換えに量子現金に設定されている対価がユーザへ提供される。この対価は量子現金に具体的な金額を印刷しておいても良いし、量子現金発行装置１から、ユーザと各量子現金検証装置２−１・・・２−ｎへ量子現金の価値を伝えておき、それら共通に認識される価値に基づくようにしても良い。
【００３９】
ユーザと量子現金検証装置２−ｉとの間での立替の処理が終了後、適切なタイミングで、量子現金検証装置２−ｉと量子現金発行装置１との間で清算の処理を行う。清算の処理とは、本来量子現金に対する対価を支払うべき量子現金発行装置１に代わって、量子現金検証装置２−ｉが代行して価値を支払っているため、量子現金発行装置１がその価値を量子現金検証装置２−ｉへ支払うこと、及び、その際に量子現金検証装置２−ｉが不正を行っていないかを検証することを指す。
【００４０】
量子現金検証装置２−ｉは、検証の結果得られた２つの量子状態の組に基づいて、量子現金発行装置１へ清算の処理を依頼する。
【００４１】
量子現金発行装置１は、先に説明した量子現金清算部１５にて正当性の検証を行った上、正当と判断した場合に、ユーザへ量子現金に設定されている対価が提供されたと見なし、代替してもらっていた価値を提供する。
【００４２】
以上説明したことは、例えば、銀行を例に取ると、量子現金は預金の証書、量子現金発行装置は、当該証書の発行元の銀行、量子現金検証装置は前記証書の発行元の銀行を除く各支店、ユーザは預金者とすると理解しやすい。このような実施形態にすれば、変換データを量子現金検証装置へ隠蔽しつつ、ユーザが預金した銀行以外の銀行でも量子現金を換金することができる。
【００４３】
なお、上記実施の形態では、量子現金の発行の処理と清算の処理を同じ装置内で行っていたが、別々の装置で行うようにしても良いことは勿論である。重要な点は、発行の処理及び清算の処理は１箇所であるが、立替の処理が複数備えられることにある。
【００４４】
また、上記実施の形態では、量子現金の検証情報を全部の量子現金検証装置２−１〜ｎに対して予め配布しておいたが、ユーザが量子現金の検証を受ける際、検証を行なう検証装置（例えば、２−１）に対してオンデマンドで検証情報の送付を要求する方式も考えられ、通信の総量を減らし、安全性を高めるのに効果的な場合がある。
【００４５】
また、オンデマンドによる検証情報送付の処理を検証に先立ち、インターネットを介するなどして予約することで検証の際に掛かる時間を短縮することも考えられ、その際、先に述べた公開鍵暗号を利用した相互認証方式が利用できる。
【００４６】
さらには、検証の予約の取り消しを可能とすることで利便性を増すことも考えられる。その場合、量子現金検証装置が量子現金発行装置に量子状態を返送し、量子現金発行装置はその真正性を確認することで安全に取り消し処理を完了できる。なお、これらオンデマンドの要求やその予約に関しては、第４乃至第５の実施形態で詳述する。
【００４７】
以上の様な本実施の形態によれば、量子現金発行装置１からみて、安全性を保ちつつ、且つ、ユーザからの量子現金の検証を、複数の量子現金検証装置２−１・・・２−ｎで行うことができる。そのため、量子現金の所有者であるユーザにとっても、利用しやすいシステムを提供できる。
【００４８】
また、量子現金保持装置３が、量子現金を正当に使用するためにいずれかの逆変換データを出力した後、検証リスト内の他の逆変換データの出力を阻止するので、量子現金の偽造に必要な他の逆変換データが外部に流出しない。このため、量子検証情報を逆変換データにより変換する偽造をも阻止でき、安全性を向上させることができる。
【００４９】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態では、第１の実施形態の一具体例として、量子状態として単一光子の偏光方向を利用する場合についての、各部の実現例を説明する。
【００５０】
単一光子は、レーザー光を減衰機によって十分強度を弱めることで生成でき、また、この単一光子の偏光方向は、電気光学効果素子を用いた偏光子に通す際に、印加電圧の程度によって任意に切り替え制御可能なことが知られている。
【００５１】
本具体例では、偏光方向が水平（０°）及び垂直（９０°）である直線偏光の組と、偏光方向が４５°及び−４５°である直線偏光の組との２つの基底を利用する。ここで、前者をプラス基底、後者をクロス基底と呼ぶこととする。そして、プラス基底において偏光方向が０°を論理値０、９０°を論理値１と割り当てる。クロス基底において偏光方向が−４５°を論理値０、４５°を論理値１と割り当てる。プラス基底とクロス基底とは共役の関係とし、それぞれ論理値０及び論理値１を取り得るから、単一光子に対し４つの量子状態を示し得る。この関係を図５に表として示しておく。
【００５２】
また、このように光子の偏光方向で生成した量子状態の保持には、例えば酸化物結晶（Ｙ２ＳｉＯ５）中に分散させた希土類イオン（Ｐｒ３＋）に上記単一光子を入射することで、固体中に光子の偏光方向を記録するＥＩＴ(Electromagnetically Induced Transparency)と呼ばれる技術が知られている。本具体例においてもＥＩＴを利用する。なお、ＥＩＴについては、文献［市村厚一、“周波数空間を利用した固体素子量子コンピュータ”、東芝レビュー、vol.57、No.9, (2002)］に記載されている。ＥＩＴによって量子状態を保持した固体を以下ではＥＩＴ固体と呼ぶこととする。
【００５３】
元データは、十分な長さのランダムなビット列と、前記ビット列の各ビットに対応してランダムな基底列との組で構成される。図６に、元データの生成についての一例を示す。
【００５４】
２つの乱数生成装置１６、１７は、乱数生成に関し互いに相関の無いものである。乱数生成装置１６は、所定長の０／１の乱数を生成し、これを元データのビット列とする。一方、乱数生成装置１７は、前記と同じ長さの０／１の乱数を生成する。この生成された０／１の乱数を、基底割り当て装置１８によって、０を＋（基底）、１を×（基底）と割り当てる。割り当てられた結果の、所定長の＋及び×を基底列とする。以上のようにして生成されたビット列及び基底列の組を元データとする。
【００５５】
この元データは、他の元データと区別するためにシリアル番号と、この元データに与える額面とを対応付けて、記憶装置１１に記憶され、秘密に管理される。なお、シリアル番号及び額面は、ユーザへ量子現金を発行するときに対応づけて記憶させても良い。
【００５６】
次に、本具体例の量子現金生成部１２を図７に示す。量子現金生成部１２は、量子状態生成部１２ａとＥＩＴ部１２ｅとを備える。量子状態生成部１２ａは、量子現金の量子状態を生成するものであり、その内部構成を図８に示す。量子状態生成部１２ａは、レーザー光を発光するレーザー光部１２ｂと、レーザー光を減衰させる減衰機１２ｃと、減衰機１２ｃからの光子を、入力される元データのビット列及び基底列によって制御され、上記で説明した４状態の何れかの量子状態を持った光子を出力する偏光子１２ｄとを備える。偏向子１２ｄから出力された光子の量子状態は、ＥＩＴ部１２ｅによってＥＩＴ固体に保持する。
【００５７】
変換データのそれぞれは、所定のユニタリー変換に対して与える変換パラメータであり、量子現金検証部２−１・・・２−ｎのそれぞれに一つずつ、それぞれ異なった値として割り当てられる。一方、逆変換データのそれぞれは、所定のユニタリー変換に与える変換パラメータとして、先に説明した変換データによる変換を打ち消すためのパラメータである。本具体例でのユニタリー変換は、角度変換を想定する。各変換パラメータと、各逆変換パラメータとは、一意に識別可能な識別子と対応付けて記憶される。これら識別子は、量子現金検証装置２−１・・・２−ｎのそれぞれを識別する識別子である（識別子、変換データ、逆変換データの関係の一例を図９に示す）。
【００５８】
次に、量子検証情報生成部１３の構成について図１０を用いて説明する。量子検証情報生成部１３は、量子現金検証装置２−１・・・２−ｎへ、検証を行うためのそれぞれ異なる量子検証情報を生成するためのものであり、量子状態生成部１３ａとユニタリー変換部１３ｂとＥＩＴ部１３ｃとを備える。量子状態生成部１３ａは、量子状態生成部１２ａと同一の構成であり、及び、ＥＩＴ部１３ｃは、ＥＩＴ部１２ｅと同一構成である。ユニタリー変換部１３ｂは、量子状態生成部１２ａから出力される光子状態を、順次与えられた変換データに基づき、順次作用（ここでは、角度変換）させて、順次得られた光子状態をＥＩＴ部１３ｃによって、それぞれ別個のＥＩＴ固体に保持する。
【００５９】
光子状態へのユニタリー変換の実現方法としては、例えば、ハーフビームスプリッタを用いることにより実現できる。ハーフビームスプリッタについては、文献［M. A. Nielsen and I. Chuang, "Quantum Computation and Quantum Information", Cambridge Univ., 2000, Chap. 7.4.2 (pp290-296).］に詳しく記載されている。以上のようにして、量子検証情報生成部１３は、量子現金検証装置２−１・・・２−ｎごとに異なる検証用の量子状態を保持したそれぞれのＥＩＴ固体を生成できる。
【００６０】
検証リスト生成部１４は、対応付けて記憶される各逆変換データと各識別子との一覧リストを生成する。
【００６１】
記憶部１１に記憶された元データに対応するシリアル番号と額面、該元データに基づいて量子現金生成部１２によって生成されたＥＩＴ固体と、検証リスト生成部１４によって、生成された検証リストとは、特に図示しない量子現金発行部によって、例えば図１１のような形態の量子現金保持装置３への入力によって発行する。
【００６２】
量子現金保持装置３は、例えば、ＩＣカードのようなカード形状としてもよく、シリアル番号と額面とが表面に印刷された印刷領域３１と、額面に相当する量子状態が記憶されたＥＩＴ固体３２と、この量子状態の検証リストが記憶された例えばＥＥＰＲＯＭのような記憶部３３とを備えている。ＥＩＴ固体３２は、例えば埋め込まれるように付着されるものを想定するが、これに限定されない。量子現金保持装置３の発行は、一つの量子状態（ＥＩＴ固体）に対して１度のみ発行する。なお、このように発行された量子現金保持装置３は量子現金カードと呼んでもよい。
【００６３】
量子現金保持装置３は、検証リスト中の量子現金検証装置２−ｉの識別子に対応する逆変換データを出力した際に、他の量子現金検証装置２−１〜２−(i-1)，２−(i+1)〜２−ｎに対応する逆変換データを復元できない形で消去する機能を持たせることで、複数の量子現金検証装置２−１〜２−ｎが保持している量子状態を利用して量子現金を偽造する不正を防止することが出来る。
【００６４】
一方、量子検証情報生成部１３で生成されたそれぞれのＥＩＴ固体は、それぞれの識別子に対応する量子現金検証装置２−１・・・２−ｎへ配布する。この配布は、物の配布であり、例えば郵便などで配布すればよい。
【００６５】
次に、量子現金検証装置２−１・・・２−ｎについて説明する。いずれの量子現金検証装置２−１・・・２−ｎも同じ構成であるので、ここでは、量子現金検証装置２−１で説明する。
【００６６】
量子現金の検証は、量子状態を検証することによって行う。具体的には、偏光方向の基底列とそれによって埋め込まれたランダムなビット列とを用意し、量子現金のＥＩＴ固体を復元した光子を偏光基底で測定し、埋め込まれたビット列と一致するか確認する。正当な量子状態の場合は必ず一致するが、量子状態が異なる場合、一定の確率で不一致となる。例えば、単一光子に着目すると、量子現金発行検証装置２−１が保持するビットが０°の偏光である場合、測定値が一致する確率は、量子現金の偏光が０°では１００％、−４５°と４５°では５０％、９０°では０％になる。つまり、単一光子に着目し、量子現金の量子情報の１ビットを値と基底をランダムに選んだ場合には、量子情報（偏光方向）が異なるにもかかわらず、「正しい」と誤って判定する確率は１／４となる。
【００６７】
量子現金検証装置２−ｉ側では、量子現金発行装置１から量子現金の発行ごとに、配布された検証用のＥＩＴ固体を発行時のシリアル番号と対応付けて多数所有しており、ユーザから量子現金保持装置３を提示されたとき、その表面に印刷されるシリアル番号で、ＥＩＴ固体の一つを特定する。
【００６８】
量子現金検証装置２−ｉは、量子状態復元部２１ａ，２２ａ、ユニタリ変換部２１ｂ、検証用量子ゲート２２ｂを備える。
【００６９】
量子状態復元部２１ａは、シリアル番号から特定したＥＩＴ固体から光子状態を復元するものである。一方、量子状態復元部２２ａは、量子現金カードに付着されるＥＩＴ固体から光子状態を復元するものである。量子状態復元部２１ａで復元された光子状態は、ユニタリー変換部２１ｂへ入力され、量子現金保持装置３に記憶されるこの量子現金検証装置２−ｉの識別子に対応する逆変換データに基づいて、ユニタリー変換を施して光子状態を生成する。
【００７０】
ユニタリー変換部２１ｂからの光子状態と、量子状態復元部２２ａからの光子状態は、検証用量子ゲート２２ｂに入射され、偏光方向が一致するか否かを判定し、両者が一致するか否かを検証する。
【００７１】
検証用量子ゲート２２ｂは、アダマールゲートとスワップゲートの組み合わせで実現できることが、文献［H. Buhrman, R. Cleve, J. Watrous, and R. de Wolf, Phys. Rev. Lett., 87, 167902(2003)］によって知られている。アダマールゲートとスワップゲートは、単一光子源と単一光子検出器があれば、線形光学素子のみによって構成できることが文献［E. Knill, L. Laflamme, and G.J. Milburn, Nature 409, 46 (2001)］によって知られている。よって、ここでは説明を省略する。
【００７２】
検証用量子ゲート２２ｂからのそれぞれの量子状態は、ユニタリー変換部２１ｂからの光子状態と量子状態復元部２２ａからの光子状態そのものであり、ＥＩＴ部２３，２４によってＥＩＴ固体に保持し、先のシリアル番号及び額面と対応付けて、組として保管する。検証用量子ゲート２２ｂによって、両者が完全に一致すると、量子現金検証装置２−ｉ側は、量子現金カードの正当性が保証され、量子現金カードに印刷される価値をユーザへ支払う。なお、量子現金検証装置２−ｉは、２つの量子状態の一致・不一致を知ることはできるが、量子状態そのものについては知ることができない。この性質によって、量子現金の偽造の不可能性が保証される。
【００７３】
量子現金検証装置２−ｉは、支払後に、量子現金発行装置１へ量子現金の精算の処理を行なう。この精算の処理は、主に次の２通りの何れかで実現すればよい。
【００７４】
まず、一つ目の方法は、保管しているシリアル番号、額面と２つのＥＩＴ固体の組を、量子現金発行装置１側へ持って行き、検証する方法である。
【００７５】
この際の量子現金発行装置１の精算部１５の機能ブロックを図１３に示す。
【００７６】
シリアル番号から、量子現金発行装置１の記憶部１１に記憶する、基底列及びビット列からなる元データを特定し、基底列及び元データを量子状態生成部１５ａへ供給し、量子状態を生成する。これにより、量子現金の発行の際に生成された量子状態と完全に同一のものが生成される。
【００７７】
一方、２つのＥＩＴ固体を一方を量子状態復元部１５ｂで復元し、量子状態を生成する。これらの量子状態を検証用量子ゲート２２ｂと同一構成の検証用量子ゲート１５ｃで検証することにより一致の有無を調べる。同様に、２つのＥＩＴ固体のもう一方についても検証を行う。
【００７８】
それぞれが、同一であると判定されたとき、量子現金検証装置２−ｉは適切に量子現金の立替の処理が行われたと判断し、量子現金発行装置１は、量子現金検証装置２−ｉへ立て替えられた価値を支払う。これによって精算の処理が完了する。
【００７９】
次に精算の処理の２つ目の方法について説明する。２つ目の方法は、保管しているシリアル番号、額面と２つのＥＩＴ固体の組を、量子現金検証装置２−ｉ側で電子的な情報に変換してから、量子現金発行装置１で検証する方法である。
【００８０】
この際の量子現金検証装置２−ｉ側に備える電子的情報変換する機能を図１４に示す。
【００８１】
量子現金検証装置２−ｉは、精算したいＥＩＴ固体の組を取り出して、量子状態復元部２５，２６で２つの光子状態を取り出し、一方には＋基底で光子状態を測定する＋基底測定器２７で偏光の測定を行い、他方には×基底で光子状態を測定する×基底測定器２８で偏光の測定を行い、全測定結果を図示しない送信部により量子現金発行装置１へ送信する。
【００８２】
量子現金発行装置１は、受信した全測定結果と、記憶装置１に保持していた元データの基底列及びビット列とを、検証部１９に入力し、この測定結果の正当性を判定する。具体的には、図１５のように、１ビットずつ基底列で、＋基底で測定された測定結果又は×基底で測定された測定結果の何れかを選択し、その選択した測定結果の値をビット列の対応するビット値で一致するか否かを比較する。なお、選択されない基底の測定ビット値については判定に利用しない。これを全ての測定結果に対して行って、全部一致する場合は正当と判断し、１ビットでも一致しないものがある場合は正当でないと判断する。なお、偏光方向が異なる不正な光子が誤って正しいと検証される確率は単一光子１個あたり１／４であり、光子数を十分多くすることで誤って判定する確率を所与の値に抑えることが可能である。また、量子複製禁止定理により、量子現金の偽造が不可能であることが保証できる。
【００８３】
なお、上記の検証方法では、量子状態を一旦ＥＩＴ固体に保持したものを利用したが、
検証用量子ゲート２２ｂからのそれぞれの量子状態をそのまま量子テレポテーションという技術を用いて、量子状態を量子現金発行装置１へ転送することも可能である。この量子テレポテーションでの転送は、安全性を有している利点がある。なお、量子テレポテーションについては、文献［M. A. Nielsen and I. Chuang, "Quantum Computation and Quantum Information", Cambridge Univ., 2000, Chap. 1.3.7 (pp26-28).］に詳しく記載されている。
【００８４】
このようにして、正当と判断した場合は、額面の実現金を量子現金検証支払機能に対して支払う。
【００８５】
以上のような具体例によれば、第１の実施形態の効果において特に、量子現金発行装置１と分離した複数の量子現金検証装置２−１・・・２−ｎを備えても、複製・偽造、等の危険を回避しつつ、それら量子現金検証装置に検証を行わせることができる。このため、ユーザにとっても、利便性の高い量子現金のシステムが提供できる。
【００８６】
また、量子現金保持装置３は、検証リスト中の量子現金検証装置２−ｉの識別子に対応する逆変換データを出力した際に、他の量子現金検証装置２−１〜２−(i-1)，２−(i+1)〜２−ｎに対応する逆変換データを復元できない形で消去する機能を備えるので、複数の量子現金検証装置２−１〜２−ｎが保持している量子状態を利用して量子現金を偽造する不正を防止できる。なお、この消去機能については、次の第３の実施形態にて詳細に説明する。
【００８７】
（第３の実施形態）
図１６は本発明の第３の実施形態に係る量子現金システムに適用される量子現金保持装置の構成を示す模式図であり、図１１と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、ここでは異なる部分について主に述べる。なお、以下の各実施形態も同様にして重複した説明を省略する。
【００８８】
すなわち、本実施形態は、第１又は第２の実施形態の具体例であり、量子現金保持装置３を用いた不正を阻止するものであって、具体的には前述した記憶部３３の出力制御機能の一部として、消去機能（出力阻止手段）３３ａを有する記憶部３３’を備えている。
【００８９】
ここで、消去機能３３ａは、記憶部３３’の内部メモリに記憶された検証リストから量子現金検証装置２−ｉの識別子ｉに対応する逆変換データを出力した後に、検証リストから他の量子現金検証装置２−１〜２−(i-1)，２−(i+1)〜２−ｎの識別子１〜(i-1)，(i+1)〜ｎに対応する逆変換データを消去する機能である。
【００９０】
なお、消去機能３３ａは、逆変換データの消去に限らず、逆変換データを零などの無効な値に書換える機能に変形してもよく、あるいは識別子を消去又は無効な値に書換える機能に変形しても良い。すなわち、消去機能３３ａは、ある識別子ｉで特定される逆変換データが出力された検証リストに関し、他の識別子で特定される逆変換データの出力を阻止する機能の一例である。補足すると、消去機能３３ａは、検証リストのデータの消去及び／又は書換機能に限らず、逆変換データの読出命令を無視する機能などに変形してもよい。
【００９１】
以上のような構成によれば、量子現金保持装置３が、量子現金を正当に使用するためにいずれかの逆変換データを出力した後、検証リスト内の他の逆変換データの出力を阻止するので、量子現金の偽造に必要な他の逆変換データが外部に流出しない。このため、量子検証情報を逆変換データにより変換する偽造をも阻止でき、安全性を向上させることができる。
【００９２】
すなわち、複数の量子現金検証装置が保持している量子状態を利用して量子現金を偽造する不正を防止することが出来る。防止できる不正としては、例えば量子現金を使用した後に、他の量子現金検証装置２−ｊが保持している量子検証情報を逆変換データに基づいてユニタリー変換し、得られた元データを量子現金の一部として、更に他の量子現金検証装置２−ｋに再使用するといった不正が考えられる。
【００９３】
（第４の実施形態）
図１７は本発明の第４の実施形態に係る量子現金システムに適用される量子現金発行装置の構成を示す模式図である。
【００９４】
すなわち、本実施形態は、第１〜第３の各実施形態の変形例であり、複数の量子現金検証装置が結託することによる不正を阻止するものであって、具体的には第１〜第３の各実施形態における量子現金検証情報を全ての量子現金検証装置２−１〜２−ｎに予め配布する構成に代えて、量子現金検証装置２−ｉが検証を実行又は予約する際に、オンデマンド（需要、請求）により、その量子現金検証装置２−ｉのみに量子現金検証情報を配布するための検証予約処理部４１を量子現金発行装置１が備えた構成となっている。
【００９５】
ここで、検証予約処理部４１は、量子現金の検証又はそれに先立つ検証の予約に応じて量子現金検証装置２−ｉから識別子と量子検証情報要求とを受けると、この識別子で特定される逆変換データに対応する変換データで変換された量子検証情報（ｉ）を、当該量子現金検証装置２−ｉに配布する機能をもっている。
【００９６】
なお、配布する機能としては、具体的には、配布時に量子検証情報生成部１３を制御し、量子検証情報生成部１３に量子検証情報を生成及び配布させる方法を用いている。
【００９７】
次に、以上のように構成された量子現金システムの動作を図１８のシーケンス図を用いて説明する。なお、ここでは、検証直前に要求した場合の動作を述べ、以下の第５の実施形態にて予約をして要求した場合の動作を述べる。
【００９８】
量子現金保持装置３は、ユーザによる量子現金の支払の際に、量子現金及び逆変換データ（ｉ）を例えば量子現金検証装置２−ｉに出力する（ＳＴ１）。
【００９９】
量子現金検証装置２−ｉは、量子現金及び逆変換データ（ｉ）を受けると、量子現金を検証するため、自己の識別子ｉと共に、量子検証情報（ｉ）の要求を量子現金発行装置１に送信する（ＳＴ２）。
【０１００】
量子現金発行装置１は、識別子と、量子検証情報（ｉ）の要求とを受けると、検証予約処理部４１が量子検証情報生成部１３を制御し、量子検証情報生成部１３が、この識別子で特定される逆変換データに対応する変換データで元データを変換し、得られた量子検証情報（ｉ）を当該量子現金検証装置２−ｉに配布する（ＳＴ３）。
【０１０１】
量子現金検証装置２−ｉは、この量子検証情報（ｉ）に基づいて量子現金を検証し（ＳＴ４）、検証結果を出力する。この検証結果から量子現金が正当である旨を判定できたとき、量子現金に設定されている価値がユーザへ提供される（ＳＴ５）。
【０１０２】
以下、前述同様に、量子現金検証装置２−ｉは、検証の結果得られた２つの量子状態の組に基づいて、量子現金発行装置１へ清算の処理を依頼する（ＳＴ６）。
【０１０３】
量子現金発行装置１は、先に説明した量子現金清算部１５にて正当性の検証を行った上、正当と判断した場合に、ユーザへ量子現金に設定されている対価が提供されたと見なし、代替してもらっていた価値を提供する（ＳＴ７）。
【０１０４】
上述したように本実施形態によれば、第１乃至第３の各実施形態の作用効果に加え、実際に量子現金を検証する量子現金検証装置２−ｉのみに量子検証情報を配布し、他の量子現金検証装置２−１，…，２−(i-1)，２−(i+1)，…，２−ｎには配布しない構成により、さらに安全性を向上させることができる。また、通信の総量を減らし、盗聴の可能性を低減できる。
【０１０５】
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態に係る量子現金システムについて説明する。
【０１０６】
本実施形態は、第４の実施形態の変形例であり、検証予約処理部４１が検証直前に量子検証情報を要求した場合に代えて、検証予約処理部４１が量子検証情報を予約により要求する場合を述べる。ここで、予約は、例えばインターネットを介する等の任意の通信形態が利用可能であり、この種の通信形態においては、適宜、前述した公開鍵暗号による相互認証方式が利用可能となっている。
【０１０７】
また、検証予約処理部４１は、予約の取り消しに対応した機能を備えている。予約取り消しに対応した機能は、例えば検証の予約を取り消すように、量子現金検証装置２−ｉから識別子と量子検証情報（ｉ）とを受けると、電子現金精算部１５の検証機能により、この識別子で特定される逆変換データに基づいて量子検証情報（ｉ）の真正性を確認する機能と、この確認の後、予約の取り消しを承認する機能とからなるものである。
【０１０８】
次に、以上のように構成された量子現金システムの動作を図１９及び図２０のシーケンス図を用いて説明する。
【０１０９】
（検証予約の処理）
ユーザは、図示しない端末の操作などにより、図１９に示すように、量子現金保持装置３に記載のシリアル番号及び額面を含む検証予約を量子現金検証装置２−ｉに送信する（ＳＴ１１）。
【０１１０】
量子現金検証装置２−ｉは、この検証予約を受けると、自己の識別子と共に、量子検証情報（ｉ）の要求の予約を量子現金発行装置１に送信する（ＳＴ１２）。
【０１１１】
量子現金発行装置１は、この識別子及び予約を受けると、予約された日時まで待機する。予約された日時になると、量子現金発行装置１においては、前述したステップＳＴ３と同様に、検証予約処理部４１が量子検証情報生成部１３を制御し、量子検証情報生成部１３が、この識別子で特定される逆変換データに対応する変換データで元データを変換し、得られた量子検証情報（ｉ）を当該量子現金検証装置２−ｉに配布する（ＳＴ１３）。
【０１１２】
これと並行し、量子現金保持装置３は、量子現金及び逆変換データ（ｉ）を例えば量子現金検証装置２−ｉに出力する（ＳＴ１４）。
【０１１３】
以下、前述したステップＳＴ４及びＳＴ５と同様に、量子現金検証装置２−ｉによる量子現金の検証及び正当な場合の価値の提供が実行される（ＳＴ１５，ＳＴ１６）。
【０１１４】
また、前述したＳＴ６及びＳＴ７と同様に、量子現金検証装置２−ｉによる精算の依頼（ＳＴ１７）や、量子現金発行装置１による正当性の検証及び価値の提供が実行される（ＳＴ１８）。
【０１１５】
（検証予約の取消処理）
いま、図２０に示すように、前述した図１９と同様にステップＳＴ１１〜ＳＴ１３の処理が実行されたとする。
【０１１６】
しかしながら、前述とは異なり、図２０に示すように、量子現金検証装置２−ｉにおいては、ユーザから予約の取り消しが通知されたとする（ＳＴ２１）。
【０１１７】
この場合、量子現金検証装置２−ｉは、検証の予約を取り消すように、自己の識別子と、量子検証情報（ｉ）とを量子現金発行装置１に返送する（ＳＴ２２）。
【０１１８】
量子現金発行装置１は、識別子と量子検証情報（ｉ）とを受けると、検証予約処理部４１が電子現金精算部１５を制御し、電子現金精算部１５により、この識別子で特定される逆変換データに基づいて、当該量子検証情報（ｉ）の真正性を確認する（ＳＴ２３）。
【０１１９】
この確認の後、量子現金発行装置１においては、検証予約処理部４１が予約の取り消しを承認する。
【０１２０】
上述したように本実施形態によれば、量子検証情報を予約により要求する構成により、第４の実施形態の効果に加え、検証の際に掛かる時間を短縮することができる。また、検証の予約を取消しできるので、利便性を向上させることができる。
【０１２１】
さらに、予約取り消しの際に、量子現金検証情報（ｉ）の真正性を確認する構成により、安全に取消し処理を完了することができる。
【０１２２】
なお、上記各実施形態に記載した手法の一部は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、光磁気ディスク（ＭＯ）、半導体メモリなどの記憶媒体に格納して頒布することもできる。
【０１２３】
また、この記憶媒体としては、プログラムを記憶でき、かつコンピュータが読み取り可能な記憶媒体であれば、その記憶形式は何れの形態であっても良い。
【０１２４】
また、記憶媒体からコンピュータにインストールされたプログラムの指示に基づきコンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）や、データベース管理ソフト、ネットワークソフト等のＭＷ（ミドルウェア）等が本実施形態を実現するための各処理の一部を実行しても良い。
【０１２５】
さらに、本発明における記憶媒体は、コンピュータと独立した媒体に限らず、ＬＡＮやインターネット等により伝送されたプログラムをダウンロードして記憶又は一時記憶した記憶媒体も含まれる。
【０１２６】
また、記憶媒体は１つに限らず、複数の媒体から本実施形態における処理が実行される場合も本発明における記憶媒体に含まれ、媒体構成は何れの構成であっても良い。
【０１２７】
尚、本発明におけるコンピュータは、記憶媒体に記憶されたプログラムに基づき、本実施形態における各処理を実行するものであって、パソコン等の１つからなる装置、複数の装置がネットワーク接続されたシステム等の何れの構成であっても良い。
【０１２８】
また、本発明におけるコンピュータとは、パソコンに限らず、情報処理機器に含まれる演算処理装置、マイコン等も含み、プログラムによって本発明の機能を実現することが可能な機器、装置を総称している。
【０１２９】
なお、本願発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る量子現金流通システムの全体を示す図（その１）。
【図２】同実施形態における量子現金流通システムの全体を示す図（その２）。
【図３】量子現金発行装置１の機能ブロックを示す図。
【図４】量子現金検証装置の機能ブロックを示す図。
【図５】量子状態の検出確率を表形式で示す図。
【図６】元データの生成についての一例を示す図。
【図７】本具体例の量子現金生成部１２を示す図。
【図８】量子状態生成部４１の内部構成を示す図。
【図９】識別子、変換データ、逆変換データの関係の一例を示す図。
【図１０】量子検証情報生成部１３の構成を示す図。
【図１１】量子現金保持装置の一例を示す図。
【図１２】量子現金検証装置２−１を示す図。
【図１３】量子現金発行装置１の精算部１５の機能ブロックを示す図。
【図１４】量子現金検証装置２−１側に備える電子的情報変換する機能を示す図。
【図１５】＋基底測定結果及びｘ基底測定結果を用いた検証を示す図。
【図１６】本発明の第３の実施形態に係る量子現金システムに適用される量子現金保持装置の構成を示す模式図。
【図１７】本発明の第４の実施形態に係る量子現金システムに適用される量子現金発行装置の構成を示す模式図。
【図１８】同実施形態における動作を説明するためのシーケンス図。
【図１９】本発明の第５の実施形態に係る量子現金システムの動作を説明するためのシーケンス図。
【図２０】同実施形態における動作を説明するためのシーケンス図。
【符号の説明】
【０１３１】
１・・・量子現金発行装置、２−１〜２−ｎ，２−ｉ・・・量子現金検証装置、１１・・・記憶部、１２・・・量子現金生成部、１３・・・量子検証情報生成部、１４・・・検証リスト生成部、１５・・・量子現金清算部、２１・・・検証用情報供給部、２２・・・量子状態検証部、１６，１７・・・乱数生成装置、１８・・・基底割り当て装置、１２ａ，１３ａ，１５ａ・・・量子状態生成部、１２ｅ，１３ｃ・・・ＥＩＴ部、１２ｂ・・・レーザ光部、１２ｃ・・・減衰機、１２ｄ・・・偏光子、１３ｂ，２１ｂ・・・ユニタリー変換部、２１ａ，２２ａ，１５ｂ，２５，２６・・・量子状態復元部、２２ｂ，１５ｃ・・・検証用量子ゲート、２７・・・＋基底測定器、２８・・・ｘ基底測定器、１９・・・検証部、３１・・・印刷領域、３２・・・ＥＩＴ固体部、３３・・・記憶部、３３ａ・・・消去機能、４１・・・検証予約処理部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも金額を表す元データに対応する第１量子状態を含む量子現金と、前記第１量子状態が複数の変換データの各々に基づいて個別に変換されてなる第２量子状態を含み夫々前記第１量子状態の検証に用いられる複数の量子検証情報と、前記各変換データに個別に対応して夫々量子検証情報を逆変換するための複数の逆変換データ及び前記各逆変換データを特定可能な識別子からなる検証リストとを発行する量子現金発行装置と、
前記量子現金及び前記検証リストを保持し、当該量子現金と前記検証リスト内のいずれかの逆変換データとを出力可能な量子現金保持装置と、
前記識別子が割当てられており、前記量子現金保持装置から量子現金、逆変換データ及び識別子を受けたとき、前記量子検証情報の第２量子情報を当該逆変換データにより変換して得られた第１量子情報に基づいて、前記量子現金の第１量子状態を検証可能な量子現金検証装置とを備えた量子現金システムであって、
前記量子現金保持装置は、
前記いずれかの逆変換データを出力した後、前記検証リスト内の他の逆変換データの出力を阻止するための出力阻止手段を備えたことを特徴とする量子現金システム。
【請求項２】
請求項１に記載の量子現金システムにおいて、
前記出力阻止手段は、
前記出力を阻止するように、当該他の逆変換データを消去する消去機能部を備えたことを特徴とする量子現金システム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の量子現金システムにおいて、
前記量子現金発行装置は、
前記量子現金の検証又はこの検証の予約に応じて量子現金検証装置から識別子と量子検証情報要求とを受けると、この識別子で特定される逆変換データに対応する変換データで変換された量子検証情報を、当該量子現金検証装置に配布する検証情報配布手段を備えたことを特徴とする量子現金システム。
【請求項４】
請求項３に記載の量子現金システムにおいて、
前記量子現金発行装置は、
前記検証の予約を取り消すように前記量子現金検証装置から識別子と量子検証情報とを受けると、この識別子で特定される逆変換データに基づいて、当該量子検証情報の真正性を確認する真正性確認手段と、
前記確認の後、前記予約の取り消しを承認する承認手段と
を備えたことを特徴とする量子現金システム。
【請求項５】
少なくとも金額を表す元データに対応する第１量子状態を含む量子現金と、前記第１量子状態が複数の変換データの各々に基づいて個別に変換されてなる第２量子状態を含み夫々前記第１量子状態の検証に用いられる複数の量子検証情報と、前記各変換データに個別に対応して夫々量子検証情報を逆変換するための複数の逆変換データ及び前記各逆変換データを特定可能な識別子からなる検証リストとを発行する量子現金発行装置と、
前記量子現金及び前記検証リストを保持し、当該量子現金と前記検証リスト内のいずれかの逆変換データとを出力可能な量子現金保持装置と、
前記識別子が割当てられており、前記量子現金保持装置から量子現金、逆変換データ及び識別子を受けたとき、前記量子検証情報の第２量子情報を当該逆変換データにより変換して得られた第１量子情報に基づいて、前記量子現金の第１量子状態を検証可能な量子現金検証装置とを備えた量子現金システムに用いられる前記量子現金保持装置であって、
前記いずれかの逆変換データを出力した後、前記検証リスト内の他の逆変換データの出力を阻止するための出力阻止手段を備えたことを特徴とする量子現金保持装置。
【請求項６】
請求項５に記載の量子現金保持装置において、
前記出力阻止手段は、
前記出力を阻止するように、当該他の逆変換データを消去する消去機能部を備えたことを特徴とする量子現金保持装置。
【請求項７】
少なくとも金額を表す元データに対応する第１量子状態を含む量子現金と、前記第１量子状態が複数の変換データの各々に基づいて個別に変換されてなる第２量子状態を含み夫々前記第１量子状態の検証に用いられる複数の量子検証情報と、前記各変換データに個別に対応して夫々量子検証情報を逆変換するための複数の逆変換データ及び前記各逆変換データを特定可能な識別子からなる検証リストとを発行する量子現金発行装置と、
前記量子現金及び前記検証リストを保持し、当該量子現金と前記検証リスト内のいずれかの逆変換データとを出力可能であり、前記いずれかの逆変換データを出力した後、前記検証リスト内の他の逆変換データの出力を阻止する量子現金保持装置と、
前記識別子が割当てられており、前記量子現金保持装置から量子現金、逆変換データ及び識別子を受けたとき、前記量子検証情報の第２量子情報を当該逆変換データにより変換して得られた第１量子情報に基づいて、前記量子現金の第１量子状態を検証可能な量子現金検証装置とを備えた量子現金システムに用いられる前記量子現金発行装置であって、
前記量子現金の検証又はこの検証の予約に応じて量子現金検証装置から識別子と量子検証情報要求とを受けると、この識別子で特定される逆変換データに対応する変換データで変換された量子検証情報を、当該量子現金検証装置に配布する検証情報配布手段を備えたことを特徴とする量子現金発行装置。
【請求項８】
請求項７に記載の量子現金発行装置において、
前記検証の予約を取り消すように前記量子現金検証装置から識別子と量子検証情報とを受けると、この識別子で特定される逆変換データに基づいて、当該量子検証情報の真正性を確認する真正性確認手段と、
前記確認の後、前記予約の取り消しを承認する承認手段と
を備えたことを特徴とする量子現金発行装置。
【請求項１】
少なくとも金額を表す元データに対応する第１量子状態を含む量子現金と、前記第１量子状態が複数の変換データの各々に基づいて個別に変換されてなる第２量子状態を含み夫々前記第１量子状態の検証に用いられる複数の量子検証情報と、前記各変換データに個別に対応して夫々量子検証情報を逆変換するための複数の逆変換データ及び前記各逆変換データを特定可能な識別子からなる検証リストとを発行する量子現金発行装置と、
前記量子現金及び前記検証リストを保持し、当該量子現金と前記検証リスト内のいずれかの逆変換データとを出力可能な量子現金保持装置と、
前記識別子が割当てられており、前記量子現金保持装置から量子現金、逆変換データ及び識別子を受けたとき、前記量子検証情報の第２量子情報を当該逆変換データにより変換して得られた第１量子情報に基づいて、前記量子現金の第１量子状態を検証可能な量子現金検証装置とを備えた量子現金システムであって、
前記量子現金保持装置は、
前記いずれかの逆変換データを出力した後、前記検証リスト内の他の逆変換データの出力を阻止するための出力阻止手段を備えたことを特徴とする量子現金システム。
【請求項２】
請求項１に記載の量子現金システムにおいて、
前記出力阻止手段は、
前記出力を阻止するように、当該他の逆変換データを消去する消去機能部を備えたことを特徴とする量子現金システム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の量子現金システムにおいて、
前記量子現金発行装置は、
前記量子現金の検証又はこの検証の予約に応じて量子現金検証装置から識別子と量子検証情報要求とを受けると、この識別子で特定される逆変換データに対応する変換データで変換された量子検証情報を、当該量子現金検証装置に配布する検証情報配布手段を備えたことを特徴とする量子現金システム。
【請求項４】
請求項３に記載の量子現金システムにおいて、
前記量子現金発行装置は、
前記検証の予約を取り消すように前記量子現金検証装置から識別子と量子検証情報とを受けると、この識別子で特定される逆変換データに基づいて、当該量子検証情報の真正性を確認する真正性確認手段と、
前記確認の後、前記予約の取り消しを承認する承認手段と
を備えたことを特徴とする量子現金システム。
【請求項５】
少なくとも金額を表す元データに対応する第１量子状態を含む量子現金と、前記第１量子状態が複数の変換データの各々に基づいて個別に変換されてなる第２量子状態を含み夫々前記第１量子状態の検証に用いられる複数の量子検証情報と、前記各変換データに個別に対応して夫々量子検証情報を逆変換するための複数の逆変換データ及び前記各逆変換データを特定可能な識別子からなる検証リストとを発行する量子現金発行装置と、
前記量子現金及び前記検証リストを保持し、当該量子現金と前記検証リスト内のいずれかの逆変換データとを出力可能な量子現金保持装置と、
前記識別子が割当てられており、前記量子現金保持装置から量子現金、逆変換データ及び識別子を受けたとき、前記量子検証情報の第２量子情報を当該逆変換データにより変換して得られた第１量子情報に基づいて、前記量子現金の第１量子状態を検証可能な量子現金検証装置とを備えた量子現金システムに用いられる前記量子現金保持装置であって、
前記いずれかの逆変換データを出力した後、前記検証リスト内の他の逆変換データの出力を阻止するための出力阻止手段を備えたことを特徴とする量子現金保持装置。
【請求項６】
請求項５に記載の量子現金保持装置において、
前記出力阻止手段は、
前記出力を阻止するように、当該他の逆変換データを消去する消去機能部を備えたことを特徴とする量子現金保持装置。
【請求項７】
少なくとも金額を表す元データに対応する第１量子状態を含む量子現金と、前記第１量子状態が複数の変換データの各々に基づいて個別に変換されてなる第２量子状態を含み夫々前記第１量子状態の検証に用いられる複数の量子検証情報と、前記各変換データに個別に対応して夫々量子検証情報を逆変換するための複数の逆変換データ及び前記各逆変換データを特定可能な識別子からなる検証リストとを発行する量子現金発行装置と、
前記量子現金及び前記検証リストを保持し、当該量子現金と前記検証リスト内のいずれかの逆変換データとを出力可能であり、前記いずれかの逆変換データを出力した後、前記検証リスト内の他の逆変換データの出力を阻止する量子現金保持装置と、
前記識別子が割当てられており、前記量子現金保持装置から量子現金、逆変換データ及び識別子を受けたとき、前記量子検証情報の第２量子情報を当該逆変換データにより変換して得られた第１量子情報に基づいて、前記量子現金の第１量子状態を検証可能な量子現金検証装置とを備えた量子現金システムに用いられる前記量子現金発行装置であって、
前記量子現金の検証又はこの検証の予約に応じて量子現金検証装置から識別子と量子検証情報要求とを受けると、この識別子で特定される逆変換データに対応する変換データで変換された量子検証情報を、当該量子現金検証装置に配布する検証情報配布手段を備えたことを特徴とする量子現金発行装置。
【請求項８】
請求項７に記載の量子現金発行装置において、
前記検証の予約を取り消すように前記量子現金検証装置から識別子と量子検証情報とを受けると、この識別子で特定される逆変換データに基づいて、当該量子検証情報の真正性を確認する真正性確認手段と、
前記確認の後、前記予約の取り消しを承認する承認手段と
を備えたことを特徴とする量子現金発行装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２００６−４８１５３（Ｐ２００６−４８１５３Ａ）
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２２４４４７（Ｐ２００４−２２４４４７）
【出願日】平成１６年７月３０日（２００４．７．３０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（３０１０６３４９６）東芝ソリューション株式会社 (1,478)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月３０日（２００４．７．３０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（３０１０６３４９６）東芝ソリューション株式会社 (1,478)
【Ｆターム（参考）】
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