JP2015130628A - 量子通信装置、量子通信方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
図1は第1実施形態の量子通信装置100の構成の例を示す図である。第1実施形態の量子通信装置100は、受信部1、シフト(Sift)処理部2、推定部3、バッファ4(第1記憶部の例)、決定部5、記憶部6(第2記憶部の例)、訂正(EC:Error Correcting)部7、測定部8、秘匿性増強(PA:Privacy Amplification)部9及びアプリケーション部10を備える。
次に第2実施形態について説明する。第2実施形態の決定部5は、組み合わされた差分データを、2つの差分データの絶対値の和が0に近い組み合わされた差分データの順に順序付ける。言い換えると決定部5は誤り訂正処理の処理速度と、秘匿性増強処理の処理速度と、の差が0に近いシフト処理データから順に順序付ける。
次に第3実施形態について説明する。第3実施形態では、量子通信装置100における処理の実行により得られた関連データ(訂正処理時間、QbER、及び秘匿性増強処理時間)をフィードバックすることにより、記憶部6に記憶されているデータを更新(最適化)する。第3実施形態の説明では第1実施形態と同様の説明は省略し、第1実施形態と異なる箇所について詳細に説明する。
次に第4実施形態について説明する。第4実施形態の量子通信装置100は、複数の装置から暗号鍵ビット列を受信する。第4実施形態の説明では第1実施形態と同様の説明は省略し、第1実施形態と異なる箇所について詳細に説明する。第4実施形態の量子通信装置100は、一対多のノードで量子鍵配送による鍵共有を行う量子アクセスネットワーク(QAN)で利用される。
2 シフト処理部
3 推定部
4 バッファ
5 決定部
6 記憶部
7 訂正部
8 測定部
9 秘匿性増強部
10 アプリケーション部
11 更新部
12 調整部
21 制御装置
22 主記憶装置
23 補助記憶装置
24 表示装置
25 入力装置
26 量子通信IF
27 古典通信IF
28 バス
Claims (11)
- 光子の量子状態を利用した複数の基底のうち一の基底により表現された暗号鍵ビットを、量子通信路を介して受信し、受信した複数の前記暗号鍵ビットから成る暗号鍵ビット列を取得する受信部と、
前記複数の基底からランダムに選択した参照基底により、所定のビット列単位で前記暗号鍵ビット列を参照してシフト処理データを取得するシフト処理部と、
前記シフト処理データの一部のデータの誤り率により、前記シフト処理データの誤り率を推定した推定誤り率を取得する推定部と、
前記シフト処理データと前記推定誤り率とを関連付けて記憶する第1記憶部と、
前記シフト処理データの誤り率毎に、前記シフト処理データの誤り訂正処理の処理速度と、前記シフト処理データの秘匿性増強処理の処理速度と、の差を示す差分データを記憶する第2記憶部と、
前記第1記憶部に記憶されている前記シフト処理データのデータ量が、第1閾値以上である場合、前記推定誤り率と、前記差分データと、に基づいて誤りを訂正する前記シフト処理データの順序を決定する決定部と、
複数の前記シフト処理データのうち一の前記シフト処理データを、前記決定部により決定された順序で前記第1記憶部から取得し、取得した前記シフト処理データを前記誤り訂正処理により訂正した誤り訂正処理データを生成する訂正部と、
前記誤り訂正処理データと、前記誤り訂正処理データに対応する訂正前の前記シフト処理データとを比較することにより前記訂正前のシフト処理データの誤り率を測定する測定部と、
前記測定部により測定された前記誤り率に基づいて、前記誤り訂正処理データに前記秘匿性増強処理を行うことにより暗号鍵データを生成する秘匿性増強部と、
を備える量子通信装置。 - 前記受信部は、
前記暗号鍵ビット列を送信した送信側の装置から古典通信路を介して前記シフト処理データの一部を受信し、
前記推定部は、
前記シフト処理部が取得した前記シフト処理データのうち前記古典通信路を介して受信した前記シフト処理データの一部に対応するデータと、前記受信部が前記古典通信路を介して受信した前記シフト処理データの一部と、に基づいて前記シフト処理データの推定誤り率を取得する
請求項1に記載の量子通信装置。 - 前記決定部は、
前記シフト処理データに関連付けられた前記推定誤り率の各々について、前記推定誤り率と一致する前記誤り率に対応する前記差分データを取得することにより複数の前記差分データを取得し、2つの前記差分データの和が0に近づくようにして、前記複数の差分データを2つの前記差分データ毎に組み合わせ、組み合わされた前記差分データを順序付け、前記組み合わされた差分データの順序により、前記差分データに対応する前記誤り率に一致する前記推定誤り率に関連付けられた前記シフト処理データの誤りを訂正する順序を決定する
請求項1又は2に記載の量子通信装置。 - 前記決定部は、
前記組み合わされた差分データに含まれる差分データのうち、前記差分データに対応する前記誤り率が小さい方の前記誤り率に一致する前記推定誤り率に関連付けられた前記シフト処理データから誤りを訂正するように順序を決定する
請求項3に記載の量子通信装置。 - 前記決定部は、
前記組み合わされた差分データを、2つの前記差分データの絶対値の和が0に近い前記組み合わされた差分データの順に順序付ける
請求項3又は4に記載の量子通信装置。 - 前記訂正部は、
前記シフト処理データの誤り訂正処理にかかった時間を示す訂正処理時間を取得し、
前記秘匿性増強部は、
前記誤り訂正処理データの秘匿性増強処理にかかった時間を示す秘匿性増強処理時間を取得し、
前記訂正処理時間と、前記秘匿性増強処理時間と、に基づいて前記差分データを更新する更新部、
を更に備える請求項1乃至5のいずれか1項に記載の量子通信装置。 - 前記第2記憶部は、
前記推定誤り率の推定誤差を更に記憶し、
前記更新部は、
前記推定誤り率と、前記測定部により測定された前記誤り率との差により前記推定誤差を算出し、算出した複数の推定誤差を用いて前記推定誤差の平均値を算出し、前記推定誤差の平均値により前記推定誤り率の推定誤差を更新し、
前記決定部は、
前記第2記憶部の推定誤差に更に基づいて、誤りを訂正する前記シフト処理データの順序を決定する
請求項6に記載の量子通信装置。 - 前記更新部は、
前記推定誤差の平均値が第2閾値以上である場合、前記推定誤差の平均値により前記推定誤り率の推定誤差を更新せずに、誤りを訂正する前記シフト処理データの順序を決定する停止通知を前記決定部に送信し、
前記決定部は、
前記停止通知を受信すると、誤りを訂正する前記シフト処理データの順序を決定する処理を停止する
請求項7に記載の量子通信装置。 - 前記推定誤り率の平均値又は前記誤り率の平均値を算出し、算出した前記推定誤り率の平均値又は前記誤り率の平均値と、前記差分データが0である前記誤り率と、の差が第3閾値以上である場合、前記推定誤り率の平均値又は前記誤り率の平均値と、前記差分データが0である前記誤り率と、が一致するように、前記訂正部の並列計算数、又は前記秘匿性増強部の並列計算数を調整する調整部、
を更に備える請求項1乃至8のいずれか1項に記載の量子通信装置。 - 受信部が、光子の量子状態を利用した複数の基底のうち一の基底により表現された暗号鍵ビットを、量子通信路を介して受信し、受信した複数の前記暗号鍵ビットから成る暗号鍵ビット列を取得するステップと、
シフト処理部が、前記複数の基底からランダムに選択した参照基底により、所定のビット列単位で前記暗号鍵ビット列を参照してシフト処理データを取得するステップと、
推定部が、前記シフト処理データの一部のデータの誤り率により、前記シフト処理データの前記誤り率を推定した推定誤り率を取得するステップと、
第1記憶部が、前記シフト処理データと前記推定誤り率とを関連付けて記憶するステップと、
第2記憶部が、前記シフト処理データの誤り率毎に、前記シフト処理データの誤り訂正処理の処理速度と、前記シフト処理データの秘匿性増強処理の処理速度と、の差を示す差分データを記憶するステップと、
決定部が、前記第1記憶部に記憶されている前記シフト処理データのデータ量が、第1閾値以上である場合、前記推定誤り率と、前記差分データと、に基づいて誤りを訂正する前記シフト処理データの順序を決定するステップと、
訂正部が、複数の前記シフト処理データのうち一の前記シフト処理データを、前記決定部により決定された順序で前記第1記憶部から取得し、取得した前記シフト処理データを、前記誤り訂正処理により訂正した誤り訂正処理データを生成するステップと、
測定部が、前記誤り訂正処理データと、前記誤り訂正処理データに対応する訂正前の前記シフト処理データとを比較することにより前記訂正前のシフト処理データの誤り率を測定するステップと、
秘匿性増強部が、前記測定部により測定された前記誤り率に基づいて、前記誤り訂正処理データに前記秘匿性増強処理を行うことにより暗号鍵データを生成するステップと、
を含む量子通信方法。 - コンピュータを、
光子の量子状態を利用した複数の基底のうち一の基底により表現された暗号鍵ビットを、量子通信路を介して受信し、受信した複数の前記暗号鍵ビットから成る暗号鍵ビット列を取得する受信部と、
前記複数の基底からランダムに選択した参照基底により、所定のビット列単位で前記暗号鍵ビット列を参照してシフト処理データを取得するシフト処理部と、
前記シフト処理データの一部のデータの誤り率により、前記シフト処理データの誤り率を推定した推定誤り率を取得する推定部と、
前記シフト処理データと前記推定誤り率とを関連付けて記憶する第1記憶部と、
前記シフト処理データの誤り率毎に、前記シフト処理データの誤り訂正処理の処理速度と、前記シフト処理データの秘匿性増強処理の処理速度と、の差を示す差分データを記憶する第2記憶部と、
前記第1記憶部に記憶されている前記シフト処理データのデータ量が、第1閾値以上である場合、前記推定誤り率と、前記差分データと、に基づいて誤りを訂正する前記シフト処理データの順序を決定する決定部と、
複数の前記シフト処理データのうち一の前記シフト処理データを、前記決定部により決定された順序で前記第1記憶部から取得し、取得した前記シフト処理データを前記誤り訂正処理により訂正した誤り訂正処理データを生成する訂正部と、
前記誤り訂正処理データと、前記誤り訂正処理データに対応する訂正前の前記シフト処理データとを比較することにより前記訂正前のシフト処理データの誤り率を測定する測定部と、
前記測定部により測定された前記誤り率に基づいて、前記誤り訂正処理データに前記秘匿性増強処理を行うことにより暗号鍵データを生成する秘匿性増強部、
として機能させるためのプログラム。
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