量子送信装置１００と量子受信装置２００とで予め秘密に共有されている秘密共有情報から生成した擬似乱数に基づいて、それぞれ量子変調或いは量子復調を行う。
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【課題】ＱＫＤシステムネットワーク（５０，２００，３００）およびそのネットワーク越しにエンドユーザ（Ｐ１，Ｐ２）間で通信する方法について開示する。
【解決手段】一例としてＱＫＤシステムネットワーク（５０）は、リレーステーション（５８）を間に有する第１ＱＫＤステーション（Ａ１）および第２ＱＫＤステーション（Ａ２）を含む。リレーステーションは、単一の第３ＱＫＤステーション（Ｂ）および光スイッチ（５５）を含む。光スイッチによって、第３ＱＫＤステーションは、第１および第２ＱＫＤステーション間で共通のキーを確立するように、第１および第２ＱＫＤステーションと交互に通信することが可能になる。エンドユーザは、各々ＱＫＤステーションＡ１およびＡ２に連結されている。秘密キー（Ｓ）は、Ａ１およびＡ２と独立にキーを生成することが可能なＱＫＤステーションＢによって、Ｐ１およびＰ２間で共有される。この基本的なシステムは、Ｐ１−Ａ１−Ｂ−Ａ２−Ｐ２と表すことができ、リレーを構成するＢ１およびＡ２を有してＰ１−Ａ１−Ｂ１−Ａ２−Ｂ２−Ｐ２などのように、さらに複雑な線形ネットワークの形に拡張することができる。この基本的なＱＫＤシステムネットワークはさらに、多次元に拡張することができる。
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【課題】量子キー配送（ＱＫＤ）のキーバンキング方法とシステムについて開示する。
【解決手段】本発明の方法は、２つのＱＫＤステーション（ボブ、アリス）間で真の量子パルス（８２）を交換することに関連した、完全に安全なキー（Ｋ１）を格納するプライマリキーバンク（５０）を確立することを含む。本方法は、また、ボブおよびアリス間で比較的強い量子パルス（８４）を交換することに関連した、完全に安全とはいえないキー（Ｋ２）を格納するセカンダリキーバンク（５２）を確立することを含む。プライマリキーは認証などのような最高に高い安全性を要求される選択されたアプリケーションに用いられ、一方、セカンダリキーは暗号化ビットシフティングなどのような完全な安全性を要求しないアプリケーションに用いられる。２つのキーバンクを有するアーキテクチャの利点は、プライマリおよびセカンダリキーを交換することで、プライマリキーが安全に配送され得る距離を実際に大きくすることができる点がある。
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【課題】量子鍵配送（ＱＫＤ）システム（２００）をオート・キャリブレーションする方法を開示する。
【解決手段】ＱＫＤシステムは、コントローラ（２４８）からのレーザゲート信号Ｓ０に応じて、光子信号を生成するレーザ（２０２）を有している。本方法では、まず、ＱＫＤシステムの暗号化ステーション（アリス及びボブ）の間で光子信号を交換する際に、レーザゲート信号の最適な到着時間（Ｔ_MAX）を確立するために、レーザゲート・スキャン（３０４）を実行する。レーザゲート信号は、ＱＫＤシステムにおける単一光子検出器（ＳＰＤ）部（２１６）からの最適な−例えば、最大の−光子カウント数（Ｎ_MAX）に対応する。一旦最適なゲート信号到着時間Ｔ_MAXが決定されると、レーザゲート・スキャンは終了し、レーザゲート・ディザの行程（３０８）が初期化される。レーザディザは、到着時間Ｔ_MAXの最適値辺りのレーザゲート信号の到着時間（Ｔ）を変化させる。レーザゲート・ディザは、ＳＰＤ部に最適な（例えば、最大の）光子カウント数を確実に生成させるために、レーザゲート信号到着時間に対して僅かな調整を行う。
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【課題】それぞれ変調器（ＭＡ、ＭＢ）を有するＱＫＤステーション（アリス、ボブ）を備えるＱＫＤシステム（１００）に対する変調器タイミングを確立する方法を開示する。
【解決手段】タイミング方法は、２つのＱＫＤステーション間で非量子信号（Ｐ１，Ｐ２）を交換し、比較的粗いタイミング間隔（ΔＴ１Ｃ，ΔＴ２Ｃ）および幅の広い変調器電圧信号（Ｗ１Ｃ，Ｗ２Ｃ）を用いて変調器タイミング領域を走査することにより、それぞれの粗いタイミング調整を行う。粗いタイミング（Ｔ１Ｃ，Ｔ２Ｃ）は、変調が交換された非量子信号に生じるときに、単一光子検出器（３２ａ，３２ｂ）間の検出器カウントにおける変化を観測することにより、確立される。この方法は、変調器タイミング領域をそれぞれの細かいタイミング間隔（ΔＴ１Ｒ，ΔＴ２Ｒ）およびそれぞれの比較的狭い変調器電圧信号（Ｗ１Ｒ，Ｗ２Ｒ）を用いて走査することにより、細かいタイミング調整を行い、そして、再び、交換された非量子信号に対する検出器カウントにおける変化を観測する。この動作は、所望の最終変調器タイミング（Ｔ１Ｆ，Ｔ２Ｆ）および所望の最終作動信号幅（Ｗ１Ｆ，Ｗ２Ｆ）が２つの変調器に対して得られるまで、繰り返される。
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【課題】ＱＫＤシステム（１００）における変調器を較正する方法を開示する。
【解決手段】本方法は、２つの単一光子検出器（３２ａ、３２ｂ）における最大および最小光子カウント（Ｎ）を生じる全体の相対的位相変調を得るために、ボブの変調器（ＭＢ）の電圧（Ｖ_B）を正の値にセットし、そして、アリスの変調器（ＭＡ）の電圧（Ｖ_A）を正負両方向に調整する。次いで、ボブの変調器電圧は負の値にセットされ、そして、プロセスが繰り返される。基底電圧（Ｖ_B（１），Ｖ_B（２），Ｖ_A（１），Ｖ_A（２），Ｖ_A（３），Ｖ_A（４））が確立されると、ＱＫＤシステムは、検出器の光子検知の確率が５０：５０かどうかを評価することによって基底電圧の直交性を評価するために、ボブおよびアリスにおける意図的に選択された正しくない基底によって動作される。もし、５０：５０でなければ、変調器電圧が直交に調整される。これには、ボブの基底電圧（Ｖ_B（１）および／またはＶ_B（２））を変更すること、および、５０：５０検出器カウント分布が得られるまで、プロセスを繰り返すこと、が含まれる。本較正方法は、変調器の最適もしくはほぼ最適な動作を確実に行うために、ＱＫＤシステムの動作の間も周期的に実行することができる。
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本発明の量子鍵配送方法では、受信側の通信装置が、極めて高い誤り訂正能力をもつＬＤＰＣ符号用のパリティ検査行列を用いて誤り訂正を行うこととした。また、本発明の量子鍵配送方法では、送信側の通信装置が生成した巡回符号シンドロームと、誤り訂正後の推定語に基づいて生成した推定巡回符号シンドロームと、を比較し、前記推定語の誤り検出を行うこととした。 （もっと読む）

本発明による偏光制御符号化方法、エンコーダ及び量子鍵分配システムは、エンコーダの内部では、偏光保持光路又は９０度回転ファラデーミラーでの反射を採用して出力光パルス偏光状態が相同であるようにし、偏光制御エンコーダを核心として量子鍵分配システムを構成して、送信端から出力された光パルスが量子チャンネルを介して受信端に一方向伝送させ、光パルスの干渉重ね結果に応じて、量子鍵分配プロトコルに従って量子鍵分配を実現することを特徴とする。本発明の偏光制御エンコーダによれば、システムは送信装置、受信装置及び量子チャンネルでの干渉に対抗する能力を有する。システムの送信装置の出口及び受信装置の入口に逆方向光子分離検出ユニットを追加することで、木馬光子の侵入と変調情報付けの光子の安全区域からの離脱とを抑止する。本発明の量子鍵分配システムを利用することで、鍵の無条件安全分配を実現できる。
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本発明にかかる量子鍵配送方法においては、確定的で特性が安定した「Ｉｒｒｅｇｕｌａｒ−ＬＤＰＣ符号」用の検査行列を用いて受信データの誤りを訂正し、公開された誤り訂正情報に応じて共有情報の一部を捨てることとした。また、本発明にかかる量子鍵配送方法においては、受信データの誤りを完全に訂正できるまで、符号化率を下げながら、所望の範囲の符号化率で最適化されたパリティ検査行列から特定の符号化率に対応したパリティ検査行列を抽出し、さらに追加のシンドロームを生成し、この追加シンドロームを用いて誤り訂正処理を繰り返し実行することとした。 （もっと読む）

【課題】干渉計が一方向型ＱＫＤシステムの一部として用いられることができるように、干渉計を安定化させることに関するシステム及び方法を提供する。
【解決手段】一方向型安定化ＱＫＤシステム(１０)は、第１ＱＫＤステーション(アリス)から第２ＱＫＤステーション(ボブ)へシステム内の同一経路越しに移動する制御信号(ＣＳ)と量子信号(ＱＳ)とを利用する。制御信号は、ボブで検出され、位相バリエーションに対して干渉計のボブ側を安定させるのに用いられる。このシステムは、さらに、ボブに入ってくる光子の偏光を制御する(例えば、スクランブルする)偏光制御ステージ(２００)を有している。ボブ側における干渉計の偏光制御と動的位相安定化の組み合わせによって、一方向型ＱＫＤシステムの一部として用いられるときに干渉計が安定した動作を取ることができる。
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