JP4654649B2 - 量子暗号通信方法、および量子暗号通信装置、並びに量子暗号通信システム - Google Patents
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Description
(1)データ送信側の位相変調=0,π→観測器21において0の位相変調を行なった場合
(2)データ送信側の位相変調=π/2,3π/2→観測器21においてπ/2の位相変調を行なった場合
である。
0度位相変調信号である量子状態51、
90度(π/2)位相変調信号である量子状態52、
180度(π)位相変調信号である量子状態53、
270度(3π/2)位相変調信号である量子状態54、
のいずれかである。
基底(受信側適用位相変調)X1,71、
基底(受信側適用位相変調)X2,72、
のいずれかである。
すなわち、
受信側位相変調量:ΦB=π/2の場合、
送信側位相変調量:ΦA=π/2、3π/2
と、
受信側位相変調量:ΦB=0の場合、
送信側位相変調量:ΦA=0、π
の4通りである。
Φ=|ΦA−ΦB|
であり、
Φ=0、またはΦ=πのいずれかの検出信号を得ることで、ビット値判別が可能となる。このような場合が基底一致状態である。
すなわち、
受信側位相変調量:ΦB=0の場合、
送信側位相変調量:ΦA=π/2、3π/2
と、
受信側位相変調量:ΦB=π/2の場合、
送信側位相変調量:ΦA=0、π
の4通りである。
Φ=ΦA−ΦB
であり、
Φ=±(π/2)の検出信号のみしか得ることができず、ビット値判別が不可能となる。このような場合が基底不一致状態である。
量子暗号に基づく通信処理を実行する量子暗号通信方法であり、
データ送信装置において、
複数の異なる位相変調量を持つ複数の量子状態をランダムに選択した信号列を送信するデータ送信ステップと、
データ受信装置において、
前記信号列を受信し、複数の異なる位相変調量に対応する複数の基底をランダムに選択して、選択基底によるホモダイン検出処理を実行する検出ステップと、
適用した基底情報としての適用位相変調態様情報をデータ送信側に通知する通知ステップと、
データ送信装置において、
データ受信装置から通知された適用位相変調態様情報に応じて、データ送信装置において設定した複数の異なる量子状態に対応するビット値を割り振り、データ受信装置に通知する情報共有ステップと、
を有する量子暗号通信方法にある。
量子暗号に基づくデータ送信処理を実行する量子暗号通信装置であり、
光源と、
前記光源からの出力光を分離し、参照光と位相変調部への入力光を生成するビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタにおいて分離された一方の光に対する位相変調処理を実行する位相変調部と、
前記位相変調部において位相変調のなされた変調光の減衰処理を実行し信号光を生成する減衰部とを有し、
前記位相変調部は、
2π/M(ただしMはM≧2の整数)の整数倍からランダムに選択された位相変調量に相当する位相変調処理を実行する構成であることを特徴とする量子暗号通信装置にある。
量子暗号処理データの受信および検出処理を実行する量子暗号通信装置であり、
量子暗号処理データに対するホモダイン検出処理を実行するホモダイン検出部を有し、
前記ホモダイン検出部は、
受信信号に対して複数の異なる基底としての位相変調量をランダムに選択した位相変調処理を実行する位相変調部を含み、各選択基底による位相変調処理に基づくホモダイン検出処理各々において、少なくとも2つの量子状態の判別を実行する構成であることを特徴とする量子暗号通信装置にある。
量子暗号に基づく通信処理を実行する量子暗号通信システムであり、
量子暗号に基づくデータ送信処理を実行するデータ送信装置であり、
光源と、前記光源からの出力光を分離し、参照光と位相変調部への入力光を生成するビームスプリッタと、前記ビームスプリッタにおいて分離された一方の光に対する位相変調処理を実行する位相変調部と、前記位相変調部において位相変調のなされた変調光の減衰処理を実行し信号光を生成する減衰部とを有し、前記位相変調部は、2π/M(ただしMはM≧2の整数)の整数倍からランダムに選択された位相変調量に相当する位相変調処理を実行する構成を有するデータ送信装置と、
量子暗号処理データの受信処理を実行するデータ受信装置であり、
量子暗号処理データに対するホモダイン検出処理を実行するホモダイン検出部を有し、
前記ホモダイン検出部は、受信信号に対して、複数の異なる基底としての位相変調量をランダムに選択した位相変調処理を実行する位相変調部を含み、
各選択基底による位相変調処理に基づくホモダイン検出処理各々において、少なくとも2つの量子状態の判別を実行する構成を有するデータ受信装置と、
から構成されることを特徴とする量子暗号通信システムにある。
量子暗号に基づくデータ生成処理を実行する量子暗号データ生成方法であり、
光源からの出力光を分離し、参照光と位相変調部への入力光を生成し、一方の光に対する位相変調処理を実行する位相変調ステップと、
前記位相変調ステップにおいて位相変調のなされた変調光の減衰処理を実行し信号光を生成する減衰ステップとを有し、
前記位相変調ステップは、
2π/M(ただしMはM≧2の整数)の整数倍からランダムに選択された位相変調量に相当する位相変調処理を実行するステップであることを特徴とする量子暗号データ生成方法にある。
量子暗号処理データの受信および検出処理を実行する量子暗号データ検出方法であり、
量子暗号処理データに対するホモダイン検出処理を実行するホモダイン検出ステップを有し、
前記ホモダイン検出ステップは、受信信号に対して、複数の異なる基底としての位相変調量をランダムに選択した位相変調処理を実行する位相変調ステップを含み、各選択基底による位相変調処理に基づくホモダイン検出処理各々において、少なくとも2つの量子状態の判別を実行することを特徴とする量子暗号データ検出方法にある。
図8を参照して説明した量子暗号通信システムにおいて、データ送信側装置としての量子暗号通信装置100の位相変調器103において実行する位相変調処理と、データ受信側装置としての量子暗号通信装置200における量子暗号通信装置200の位相変調器202において実行する位相変調処理の対応を図9を参照して説明する。
W(x,y)=(2/π)exp[−2(x1−X)2−2(x2−Y)2]
このとき、
α=X+iYを
コヒーレント状態の複素振幅とよぶ。
tanΦ=X/Yとすれば、α=|α|eiΦと書き表せる。
光パルスに位相変調を加えることは、位相Φの値を変化させることに相当し、また、強度変調を加えることはαの大きさ|α|の値を変化させることに相当する。n=|α2|は、コヒーレント状態の平均光子数に相当し、パルス光に平均して含まれる光子数を示し、パルス光の強度、エネルギーを表す。
0°位相変調処理に相当する基底X1,311
90°位相変調処理に相当する基底X2,312
である。
受信側位相変調量:ΦB=π/2の場合、
送信側位相変調量:ΦA=π/2、3π/2
と、
受信側位相変調量:ΦB=0の場合、
送信側位相変調量:ΦA=0、π
の4通りのみにおいて
情報共有が可能となり、その他の組み合わせでは、基底不一致となり情報が共有できないという状態であった。
a)観測系として複数の基底、すなわち位相変調量{0°,90°}の基底(受信側適用位相変調処理)を設定
b)設定した複数の観測系、すなわち位相変調量{0°,90°}の基底をランダムに選択して、ホモダイン検出処理を実行
上述の観測処理は、図8を参照して説明したデータ受信側装置としての量子暗号通信装置200の位相変調器202においてランダムに選択した複数の基底(異なる複数の位相変調処理)を適用し、ホモダイン検出による検出処理として実行される。
45°変調データ321=ビット1
315°変調データ324=ビット1
としてビット値が対応付けられ、
135°変調データ322=ビット0、
225°変調データ323=ビット0、
としてビット値が対応付けられる。
45°変調データ321=ビット1
135°変調データ322=ビット1、
としてビット値が対応付けられ、
225°変調データ323=ビット0、
315°変調データ324=ビット0
としてビット値が対応付けられる。
位相変調量=0°
位相変調量=90°
のいずれかである。
Φ=|ΦA−ΦB|
であり、
Φ=0、またはΦ=πのいずれかの検出信号を得ることで、ビット値判別が可能となる。なお、図12示すように、しきい値(X0,−X0)を定め,観測した値としきい値をもとにビット値の決定および共有を行なう。
次に、図8を参照して説明した量子暗号通信システムにおいて、データ送信側装置としての量子暗号通信装置100の位相変調器103において実行する位相変調処理と、データ受信側装置としての量子暗号通信装置200における量子暗号通信装置200の位相変調器202において実行する位相変調処理の第2実施例として、送信側位相変調量を3状態、受信側位相変調基底を3基底とした処理例について説明する。
位相変調量=90°
位相変調量=−30°
位相変調量=−150°
のいずれかである。
Φ=|ΦA−ΦB|
であり、
Φmod2π=π/6、またはΦmod2π=5π/6のいずれかの検出信号を得ることで、ビット値判別が可能となる。なお、図12示すように、しきい値(X0,−X0)を定め,観測した値としきい値をもとにビット値の決定および共有を行なう。
次に、図8を参照して説明した量子暗号通信システムにおいて、データ送信側装置としての量子暗号通信装置100の位相変調器103において実行する位相変調処理と、データ受信側装置としての量子暗号通信装置200における量子暗号通信装置200の位相変調器202において実行する位相変調処理の第3実施例として、送信側位相変調量を6状態、受信側位相変調基底を3基底とした処理例について説明する。
位相変調量=90°
位相変調量=−30°
位相変調量=−150°
のいずれかである。
Φ=|ΦA−ΦB|
であり、
Φmodπ=π/6、またはΦmodπ=5π/6のいずれかの検出信号を得ることで、ビット値判別が可能となる。なお、図12示すように、しきい値(X0,−X0)を定め,観測した値としきい値をもとにビット値の決定および共有を行なう。
次に、図8を参照して説明した量子暗号通信システムにおいて、データ送信側装置としての量子暗号通信装置100の位相変調器103において実行する位相変調処理と、データ受信側装置としての量子暗号通信装置200における量子暗号通信装置200の位相変調器202において実行する位相変調処理の第4実施例として、送信側位相変調量を8状態、受信側位相変調基底を2基底とした処理例について説明する。
0°,90°,180°,270°の場合は、1/2倍とする光子数調整を実行し、
45°,135°,225°,315°の場合は、1倍(処理なし)とする光子数調整を実行する。これらの結果として、図18(B)、すなわち図17に示す8つのコヒーレント状態が設定される。
位相変調量=0°
位相変調量=90°
のいずれかである。
Φ=|ΦA−ΦB|
であり、
Φmodπ=0、π/4、またはΦmodπ=3π/4のいずれかの検出信号を得ることで、ビット値判別が可能となる。なお、図12示すように、しきい値(X0,−X0)を定め,観測した値としきい値をもとにビット値の決定および共有を行なう。
次に、送信側位相変調量を8状態、受信側位相変調基底を4基底とした処理例について説明する。上述した実施例で説明した送信側適用位相変調量を8状態とした構成と同様、送信側位相変調量を8状態とするが、本実施例は、光子数の調整、すなわち強度変調処理を行わない構成例である。本例は、図8を参照して説明した量子暗号通信システムに変更を加えることなく実施可能となる。
位相変調量=0°
位相変調量=45°
位相変調量=90°
位相変調量=135°
のいずれかである。
上述した実施例においては、
(1)送信側位相変調量を4状態、受信側位相変調基底を2基底とした処理例
(2)送信側位相変調量を3状態、受信側位相変調基底を3基底とした処理例
(3)送信側位相変調量を6状態、受信側位相変調基底を3基底とした処理例
(4)送信側位相変調量を8状態、受信側位相変調基底を2基底とした処理例
(5)送信側位相変調量を8状態、受信側位相変調基底を4基底とした処理例
の各実施例について説明してきた。しかし、本発明の適用は、これらの各実施例に限定されるものではなく、他にも様々な態様が設定可能である。以下、これらの処理例について説明する。
図8を参照して説明した量子暗号通信システムにおいて、データ送信側装置としての量子暗号通信装置100の位相変調器103において実行する位相変調処理と、データ受信側装置としての量子暗号通信装置200における量子暗号通信装置200の位相変調器202において実行する位相変調処理各々について、送信側位相変調量を4N状態、受信側位相変調基底を2基底とした処理例について説明する。
データ送信側装置としての量子暗号通信装置100の位相変調器103は、
j=0,1,・・・,4N−1
からランダムに選択した値jを適用して、
位相変調量:(π/2N)j+(π/4N)
の位相変調処理を実行する。
図8を参照して説明した量子暗号通信システムにおいて、データ送信側装置としての量子暗号通信装置100の位相変調器103において実行する位相変調処理と、データ受信側装置としての量子暗号通信装置200における量子暗号通信装置200の位相変調器202において実行する位相変調処理各々について、送信側位相変調量を4N状態、受信側位相変調基底を2N基底とした処理例について説明する。
データ送信側装置としての量子暗号通信装置100の位相変調器103は、
j=0,1,・・・,4N−1
からランダムに選択した値jを適用して、
位相変調量:(π/2N)j+(π/4N)
の位相変調処理を実行する。
k=0,1,・・・,2N−1
からランダムに選択した値kを適用して、
{(π/2N)k°}の位相変調処理を適用したホモダイン検出を実行する。
有限個の量子状態(コヒーレント状態)の設定処理は、
a)M≧2の整数を選択
b)位相変調量を2π/Mの整数倍からランダムに選択
c)上記の選択位相変調量に基づく位相変調処理を図8を参照して説明したデータ送信側装置としての量子暗号通信装置100の位相変調器103において実行して送信する。
a)観測系として2以上の複数の基底(異なる複数の位相変調処理)を設定
b)設定した複数の観測系をランダムに選択して、ホモダイン検出処理を実行
上述の観測処理は、図8を参照して説明したデータ受信側装置としての量子暗号通信装置200の位相変調器202においてランダムに選択した複数の基底(異なる複数の位相変調処理)を適用し、ホモダイン検出による検出処理として実行される。
(1)送信側位相変調量を4状態、受信側位相変調基底を2基底とした処理例
この処理例では、送信側位相変調量を4状態すべてにビット情報が割り当てられ100%のデータ、すなわち送信側の適用した位相変調量4状態全てが有効なビット情報としてデータ送受信側双方で共有できる(図11参照)。
この処理例では、送信側位相変調量3状態中、2/3の量子状態にビット情報が割り当てられ2/3のデータ、すなわち送信側の適用した位相変調量3状態中、2/3が有効なビット情報としてデータ送受信側双方で共有できる(図14参照)。
この処理例では、送信側位相変調量6状態中、2/3の量子状態にビット情報が割り当てられ2/3のデータ、すなわち送信側の適用した位相変調量6状態中、2/3が有効なビット情報としてデータ送受信側双方で共有できる(図16参照)。
この処理例では、送信側位相変調量8状態中、3/4の量子状態にビット情報が割り当てられ3/4のデータ、すなわち送信側の適用した位相変調量8状態中、3/4が有効なビット情報としてデータ送受信側双方で共有できる(図19参照)。
この処理例では、送信側位相変調量8状態中、全ての量子状態にビット情報が割り当てられ、全ての状態が有効なビット情報としてデータ送受信側双方で共有できる(図21参照)。この例では、情報共有率は100%である。また、状態と測定法が増えるため,盗聴者の攻撃法がより複雑になり、盗聴の困難性を増加させることが可能であり、盗聴される可能性が従来手法より低くなり、安全性が向上する。
11 変調器
20 受信者
21 観測器
30 通信路
51〜54 量子状態(コヒーレント状態)
71,72 基底
100 量子暗号通信装置
101 光源
102 ビームスプリッタ
103 位相変調器
104 鏡
105 減衰器
200 量子暗号通信装置
201 鏡
202 位相変調器
203 ビームスプリッタ
204,205 フォトダイオード
206 減算処理部
207 増幅器
208 電圧測定器
300 通信路
311,312 基底(受信側位相変調処理)
321〜324 変調データ
351 円
401〜403 変調データ
421〜423 基底(受信側位相変調処理)
431〜436 変調データ
441〜443 基底(受信側位相変調処理)
521〜528 変調データ
541,542 基底(受信側位相変調処理)
601〜608 変調データ
621〜624 基底(受信側位相変調処理)
Claims (21)
- データ送信装置とデータ受信装置において、量子暗号に基づく通信処理を実行する量子暗号通信方法であり、
前記データ送信装置は、光源と、前記光源からの出力光を分離し、参照光と位相変調部への入力光を生成するビームスプリッタと、前記ビームスプリッタにおいて分離された一方の光に対する位相変調処理を実行する位相変調部と、前記位相変調部において位相変調のなされた変調光の減衰処理を実行し信号光を生成する減衰部とを有し、前記データ送信装置が、前記位相変調部の位相変調処理により、複数の異なる位相変調量を持つ複数の量子状態をランダムに選択した信号列を生成して送信するデータ送信ステップと、
前記データ受信装置が、前記信号列を受信し、ビームスプリッタと、フォトダイオードと、減算処理部と、増幅器と、電圧測定器を用いて信号光と参照光とに基づく平衡型ホモダイン検出により、複数の異なる位相変調量に対応する複数の基底をランダムに選択して、選択基底によるホモダイン検出処理を実行し、適用した基底情報としての適用位相変調態様情報をデータ送信側に通知する通知ステップと、
前記データ送信装置が、前記データ受信装置から通知された適用位相変調態様情報に応じて、データ送信装置において設定した複数の異なる量子状態に対応するビット値を割り振り、データ受信装置に通知する情報共有ステップと、
を実行する量子暗号通信方法。 - 前記データ送信装置におけるデータ送信ステップは、
有限個の量子状態(コヒーレント状態)の設定処理ステップとして、
M≧2の整数を選択するステップと、
位相変調量を2π/Mの整数倍からランダムに選択するステップとを含み、
選択位相変調量に基づく位相変調処理を実行して送信するステップであることを特徴とする請求項1に記載の量子暗号通信方法。 - 前記データ送信装置における情報共有ステップは、
データ受信装置から通知された適用位相変調態様情報に応じて、データ送信装置において設定した有限個の複数の異なる量子状態に対応するビット値を割り振る処理を実行するとともに、データ受信側において適用した基底(受信側適用位相変調処理)による測定が困難と判定される量子状態を、ビット割り当て対象から排除する処理を行なうステップであることを特徴とする請求項1に記載の量子暗号通信方法。 - 前記データ送信装置におけるデータ送信ステップは、さらに、
複数の異なる量子状態に、平均光子数の異なる量子状態が含まれる場合は、光子数調整(強度変調)処理を実行するステップを含むことを特徴とする請求項1に記載の量子暗号通信方法。 - データ受信装置における検出ステップは、
ホモダイン検出処理による検出情報に対するしきい値を設定した信号判別処理を実行するステップを含むことを特徴とする請求項1に記載の量子暗号通信方法。 - データ送信装置におけるデータ送信ステップは、
45°,135°,225°,315°のいずれかの位相変調量による変調処理を施した量子状態をランダムに選択した信号列を送信するステップであり、
データ受信装置における検出ステップは、
前記信号列を受信し、複数の異なる位相変調量として、0°,90°のいずれかに対応する複数の基底をランダムに選択して、選択基底によるホモダイン検出処理を実行するステップであり、
データ送信装置における情報共有ステップは、
データ受信装置から通知された2種類の適用位相変調態様と、データ送信装置において設定した45°,135°,225°,315°の4種類の位相変調量の組み合わせ全8通りに全てに対応するビット値を割り振り、データ受信装置に通知するステップであることを特徴とする請求項1に記載の量子暗号通信方法。 - データ送信装置におけるデータ送信ステップは、
0°,120°,240°のいずれかの位相変調量による変調処理を施した量子状態をランダムに選択した信号列を送信するステップであり、
データ受信装置における検出ステップは、
前記信号列を受信し、複数の異なる位相変調量として、90°,−30°,−150°のいずれかに対応する複数の基底をランダムに選択して、選択基底によるホモダイン検出処理を実行するステップであり、
データ送信装置における情報共有ステップは、
データ受信装置から通知された3種類の適用位相変調態様と、データ送信装置において設定した0°,120°,240°の3種類の位相変調量の組み合わせ全9通り中、6通りに対応するビット値を割り振り、データ受信装置に通知するステップであることを特徴とする請求項1に記載の量子暗号通信方法。 - データ送信装置におけるデータ送信ステップは、
0°,60°,120°,180°,240,300°のいずれかの位相変調量による変調処理を施した量子状態をランダムに選択した信号列を送信するステップであり、
データ受信装置における検出ステップは、
前記信号列を受信し、複数の異なる位相変調量として、90°,−30°,−150°のいずれかに対応する複数の基底をランダムに選択して、選択基底によるホモダイン検出処理を実行するステップであり、
データ送信装置における情報共有ステップは、
データ受信装置から通知された3種類の適用位相変調態様と、データ送信装置において設定した0°,60°,120°,180°,240,300°の6種類の位相変調量の組み合わせ全18通り中、12通りに対応するビット値を割り振り、データ受信装置に通知するステップであることを特徴とする請求項1に記載の量子暗号通信方法。 - データ送信装置におけるデータ送信ステップは、
0°,45°,90°,135°,180°,225°,270°,315°のいずれかの位相変調量による変調処理を施した量子状態をランダムに選択した信号列を送信するステップであり、
データ受信装置における検出ステップは、
前記信号列を受信し、複数の異なる位相変調量として、0°,90°のいずれかに対応する複数の基底をランダムに選択して、選択基底によるホモダイン検出処理を実行するステップであり、
データ送信装置における情報共有ステップは、
データ受信装置から通知された2種類の適用位相変調態様と、データ送信装置において設定した0°,45°,90°,135°,180°,225°,270°,315°の8種類の位相変調量の組み合わせ全16通り中、12通りに対応するビット値を割り振り、データ受信装置に通知するステップであることを特徴とする請求項1に記載の量子暗号通信方法。 - 前記データ送信装置におけるデータ送信ステップは、さらに、
0°,45°,90°,135°,180°,225°,270°,315°の8種類の位相変調量の異なる量子状態の設定において、光子数調整(強度変調)処理を実行するステップを含むことを特徴とする請求項9に記載の量子暗号通信方法。 - データ送信装置におけるデータ送信ステップは、
22.5°,67.5°,112.5°,157.5°,202.5°,247.5°,292.5°,337.5°のいずれかの位相変調量による変調処理を施した量子状態をランダムに選択した信号列を送信するステップであり、
データ受信装置における検出ステップは、
前記信号列を受信し、複数の異なる位相変調量として、0°,45°,90°,135°のいずれかに対応する複数の基底をランダムに選択して、選択基底によるホモダイン検出処理を実行するステップであり、
データ送信装置における情報共有ステップは、
データ受信装置から通知された4種類の適用位相変調態様と、データ送信装置において設定した22.5°,67.5°,112.5°,157.5°,202.5°,247.5°,292.5°,337.5°の8種類の位相変調量の組み合わせ全32通りに、対応するビット値を割り振り、データ受信装置に通知するステップであることを特徴とする請求項1に記載の量子暗号通信方法。 - 量子暗号に基づくデータ送信処理を実行する量子暗号通信装置であり、
光源と、
前記光源からの出力光を分離し、参照光と位相変調部への入力光を生成するビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタにおいて分離された一方の光に対する位相変調処理を実行する位相変調部と、
前記位相変調部において位相変調のなされた変調光の減衰処理を実行し信号光を生成する減衰部とを有し、
前記位相変調部は、
2π/M(ただしMはM≧2の整数)の整数倍からランダムに選択された位相変調量に相当する位相変調処理を実行する構成であり、
前記位相変調部は、
45°,135°,225°,315°のいずれかの位相変調量に相当する位相変調処理をランダムに実行する構成であることを特徴とする量子暗号通信装置。 - 量子暗号に基づくデータ送信処理を実行する量子暗号通信装置であり、
光源と、
前記光源からの出力光を分離し、参照光と位相変調部への入力光を生成するビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタにおいて分離された一方の光に対する位相変調処理を実行する位相変調部と、
前記位相変調部において位相変調のなされた変調光の減衰処理を実行し信号光を生成する減衰部とを有し、
前記位相変調部は、
2π/M(ただしMはM≧2の整数)の整数倍からランダムに選択された位相変調量に相当する位相変調処理を実行する構成であり、
前記位相変調部は、
0°,120°,240°のいずれかの位相変調量に相当する位相変調処理をランダムに実行する構成であることを特徴とする量子暗号通信装置。 - 量子暗号に基づくデータ送信処理を実行する量子暗号通信装置であり、
光源と、
前記光源からの出力光を分離し、参照光と位相変調部への入力光を生成するビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタにおいて分離された一方の光に対する位相変調処理を実行する位相変調部と、
前記位相変調部において位相変調のなされた変調光の減衰処理を実行し信号光を生成する減衰部とを有し、
前記位相変調部は、
2π/M(ただしMはM≧2の整数)の整数倍からランダムに選択された位相変調量に相当する位相変調処理を実行する構成であり、
前記位相変調部は、
0°,60°,120°,180°,240,300°のいずれかの位相変調量に相当する位相変調処理をランダムに実行する構成であることを特徴とする量子暗号通信装置。 - 量子暗号に基づくデータ送信処理を実行する量子暗号通信装置であり、
光源と、
前記光源からの出力光を分離し、参照光と位相変調部への入力光を生成するビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタにおいて分離された一方の光に対する位相変調処理を実行する位相変調部と、
前記位相変調部において位相変調のなされた変調光の減衰処理を実行し信号光を生成する減衰部とを有し、
前記位相変調部は、
2π/M(ただしMはM≧2の整数)の整数倍からランダムに選択された位相変調量に相当する位相変調処理を実行する構成であり、
前記位相変調部は、
0°,45°,90°,135°,180°,225°,270°,315°のいずれかの位相変調量に相当する位相変調処理をランダムに実行する構成であることを特徴とする量子暗号通信装置。 - 量子暗号に基づくデータ送信処理を実行する量子暗号通信装置であり、
光源と、
前記光源からの出力光を分離し、参照光と位相変調部への入力光を生成するビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタにおいて分離された一方の光に対する位相変調処理を実行する位相変調部と、
前記位相変調部において位相変調のなされた変調光の減衰処理を実行し信号光を生成する減衰部とを有し、
前記位相変調部は、
2π/M(ただしMはM≧2の整数)の整数倍からランダムに選択された位相変調量に相当する位相変調処理を実行する構成であり、
前記位相変調部は、
22.5°,67.5°,112.5°,157.5°,202.5°,247.5°,292.5°,337.5°のいずれかの位相変調量に相当する位相変調処理をランダムに実行する構成であることを特徴とする量子暗号通信装置。 - 量子暗号処理データの受信および検出処理を実行する量子暗号通信装置であり、
量子暗号処理データに対するホモダイン検出処理を実行するホモダイン検出部を有し、
前記ホモダイン検出部は、
受信信号に対して複数の異なる基底としての位相変調量をランダムに選択した位相変調処理を実行する位相変調部を含み、各選択基底による位相変調処理に基づくホモダイン検出処理各々において、少なくとも2つの量子状態の判別を実行する構成であり、
前記位相変調部は、
複数の異なる位相変調量として、90°,−30°,−150°のいずれかに対応する複数の基底をランダムに選択した位相変調処理を実行する構成であることを特徴とする量子暗号通信装置。 - 量子暗号処理データの受信および検出処理を実行する量子暗号通信装置であり、
量子暗号処理データに対するホモダイン検出処理を実行するホモダイン検出部を有し、
前記ホモダイン検出部は、
受信信号に対して複数の異なる基底としての位相変調量をランダムに選択した位相変調処理を実行する位相変調部を含み、各選択基底による位相変調処理に基づくホモダイン検出処理各々において、少なくとも2つの量子状態の判別を実行する構成であり、
前記位相変調部は、
複数の異なる位相変調量として、0°,45°,90°,135°のいずれかに対応する複数の基底をランダムに選択した位相変調処理を実行する構成であることを特徴とする量子暗号通信装置。 - 量子暗号に基づく通信処理を実行する量子暗号通信システムであり、
量子暗号に基づくデータ送信処理を実行するデータ送信装置であり、
光源と、前記光源からの出力光を分離し、参照光と位相変調部への入力光を生成するビームスプリッタと、前記ビームスプリッタにおいて分離された一方の光に対する位相変調処理を実行する位相変調部と、前記位相変調部において位相変調のなされた変調光の減衰処理を実行し信号光を生成する減衰部とを有し、前記位相変調部は、2π/M(ただしMはM≧2の整数)の整数倍からランダムに選択された位相変調量に相当する位相変調処理を実行する構成を有するデータ送信装置と、
量子暗号処理データの受信処理を実行するデータ受信装置であり、
量子暗号処理データに対するホモダイン検出処理を実行するホモダイン検出部を有し、
前記ホモダイン検出部は、受信信号に対して、複数の異なる基底としての位相変調量をランダムに選択した位相変調処理を実行する位相変調部を含み、
各選択基底による位相変調処理に基づくホモダイン検出処理各々において、少なくとも2つの量子状態の判別を実行する構成を有するデータ受信装置と、
から構成され、
前記データ受信装置の前記位相変調部は、
複数の異なる位相変調量として、90°,−30°,−150°のいずれかに対応する複数の基底をランダムに選択した位相変調処理、または、
複数の異なる位相変調量として、0°,45°,90°,135°のいずれかに対応する複数の基底をランダムに選択した位相変調処理のいずれかを実行する構成であることを特徴とする量子暗号通信システム。 - 量子暗号通信装置において、量子暗号に基づくデータ生成処理を実行する量子暗号データ生成方法であり、
ビームスプリッタが、光源からの出力光を分離し、参照光と位相変調部への入力光を生成し、
位相変調部が、一方の光に対する位相変調処理を実行する位相変調ステップと、
減衰部が、前記位相変調ステップにおいて位相変調のなされた変調光の減衰処理を実行し信号光を生成する減衰ステップを実行し、
前記位相変調ステップは、
前記位相変調部が、2π/M(ただしMはM≧2の整数)の整数倍からランダムに選択された位相変調量に相当する位相変調処理を実行するステップであり、
45°,135°,225°,315°のいずれかの位相変調量に相当する位相変調処理をランダムに実行、または、
0°,120°,240°のいずれかの位相変調量に相当する位相変調処理をランダムに実行、または、
0°,60°,120°,180°,240,300°のいずれかの位相変調量に相当する位相変調処理をランダムに実行、または、
0°,45°,90°,135°,180°,225°,270°,315°のいずれかの位相変調量に相当する位相変調処理をランダムに実行、または、
22.5°,67.5°,112.5°,157.5°,202.5°,247.5°,292.5°,337.5°のいずれかの位相変調量に相当する位相変調処理をランダムに実行することを特徴とする量子暗号データ生成方法。 - 量子暗号通信装置において、量子暗号処理データの受信および検出処理を実行する量子暗号データ検出方法であり、
ホモダイン検出部が、量子暗号処理データに対するホモダイン検出処理を実行するホモダイン検出ステップを実行し、
前記ホモダイン検出ステップは、
位相変調部が、受信信号に対して、複数の異なる基底としての位相変調量をランダムに選択した位相変調処理を実行する位相変調ステップを含み、各選択基底による位相変調処理に基づくホモダイン検出処理各々において、少なくとも2つの量子状態の判別を実行するステップであり、
前記位相変調部の実行する位相変調ステップは、
複数の異なる位相変調量として、90°,−30°,−150°のいずれかに対応する複数の基底をランダムに選択した位相変調処理、または、
複数の異なる位相変調量として、0°,45°,90°,135°のいずれかに対応する複数の基底をランダムに選択した位相変調処理を実行することを特徴とする量子暗号データ検出方法。
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