JP5487426B2 - Highly efficient photon versus swapping technology - Google Patents
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本発明は，自由空間とファイバにおける量子鍵配送のネットワークを構築できる，縺れ光源のタイムビン偏光フォーマット変換技術を有する量子鍵配送システムに関するものである。 The present invention relates to a quantum key distribution system having a time bin polarization format conversion technique for a blurred light source that can construct a quantum key distribution network in free space and fiber.
特開２００８−２０５９９３号公報（特許文献１）には，非対称マッハツェンダー干渉計（ＡＭＺＩ）を用いた量子暗号装置が開示されている。この量子暗号装置は，偏波モードとタイムビン（ｔｉｍｅ−ｂｉｎ）モードの最大縺れ状態を達成することができる（図４，段落［００４９］）。 Japanese Patent Laying-Open No. 2008-205993 (Patent Document 1) discloses a quantum cryptography device using an asymmetric Mach-Zehnder interferometer (AMZI). This quantum cryptography device can achieve the maximum drowning state of the polarization mode and the time-bin mode (FIG. 4, paragraph [0049]).
特開２００７−３２９８６５号公報（特許文献２）には，量子情報中継装置が開示されている。量子情報中継装置は，量子状態としての信号を遠隔地まで高い忠実度で送信する技術である。量子情報中継装置は，エンタングルメントスワッピング（ＥＳ）によって互いに縺れ合った光子対であるＥＰＲ対の長さを伸張し，エンタングルメント純粋化プロトコル（ＥＰＰ）によって忠実度を回復する操作を繰り返す。これにより，量子情報中継装置は，ＥＰＲ対の長さを徐々に伸張しつつ，忠実度を確保する。すなわち，量子情報中継装置は，各中継地点において，ＥＰＲ対を発生させ，ＥＰＲ対の一方の光子を隣接する中継地点に送信する。これにより，隣り合った中継地点の間でＥＰＲ対が共有される。この後，エンタングルメントスワッピング（ＥＳ）によりＥＰＲ対をつなぎ合わせる。隣接する地点間でのＥＰＲ対の共有やＥＳ操作の際に忠実度が低下する。そして，低下した忠実度をエンタングルメント純粋化プロトコル（ＥＰＰ）により向上させる。そして，送信者（アリス）と受信者（ボブ）との間でＥＰＲ対が共有されるまでＥＳ及びＥＰＰを繰り返す。このようにすることで，ＥＰＲ対は送信者と受信者との間で共有される。 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-329865 (Patent Document 2) discloses a quantum information relay device. The quantum information relay device is a technology that transmits a signal as a quantum state to a remote place with high fidelity. The quantum information relay device repeats the operation of extending the length of the EPR pair, which is a pair of photons paired with each other by entanglement swapping (ES), and restoring the fidelity by the entanglement purification protocol (EPP). Thereby, the quantum information relay apparatus ensures the fidelity while gradually extending the length of the EPR pair. That is, the quantum information relay device generates an EPR pair at each relay point, and transmits one photon of the EPR pair to an adjacent relay point. Thereby, an EPR pair is shared between adjacent relay points. Thereafter, the EPR pair is connected by entanglement swapping (ES). Fidelity decreases when EPR pairs are shared between adjacent points and ES operations are performed. The reduced fidelity is then improved by an entanglement purification protocol (EPP). Then, ES and EPP are repeated until the EPR pair is shared between the sender (Alice) and the receiver (Bob). In this way, the EPR pair is shared between the sender and the receiver.
特開２００８−２０５９９３号公報（特許文献１）に開示された量子暗号装置は，主にタイムビンパルスの自由度に情報を載せてファイバなどの伝送路を伝搬させる。一方，自由空間を空間伝送する量子鍵配送（ＱＫＤ）システムが計画されている。このような空間通信では，光子の偏光の自由度に情報を載せて自由空間を伝搬させることが想定されている。 The quantum cryptography device disclosed in Japanese Patent Laying-Open No. 2008-205993 (Patent Document 1) mainly propagates a transmission path such as a fiber by placing information on the degree of freedom of time bin pulses. On the other hand, a quantum key distribution (QKD) system for spatial transmission in free space is planned. In such spatial communication, it is assumed that information is put on the degree of freedom of polarization of photons and propagates in free space.
すなわち，上記特開２００８−２０５９９３号公報に開示された量子暗号装置は，ファイバを経由したＱＫＤを達成することはできるものの，自由空間におけるＱＫＤに使用することはできない。 That is, the quantum cryptography device disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-205993 can achieve QKD via a fiber, but cannot be used for QKD in free space.
また，特開２００７−３２９８６５号公報（特許文献２）に開示される量子情報中継装置において，一般にファイバにおける伝送に適した波長を有する光子を用いてエンタングルメントスワッピング（ＥＳ）が行われる。このため，検出器による光子検出が非効率となり，量子鍵配送（ＱＫＤ）を実現できないという問題があった。 In the quantum information relay device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-329865 (Patent Document 2), entanglement swapping (ES) is generally performed using photons having wavelengths suitable for transmission in a fiber. For this reason, photon detection by the detector becomes inefficient and there is a problem that quantum key distribution (QKD) cannot be realized.
そこで，本発明は，効率的な光子検出を行うことができ，光子対のスワッピングの効率を向上でき，長距離の量子鍵配送（ＱＫＤ）を達成できる，量子鍵配送システムを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a quantum key distribution system that can perform efficient photon detection, improve the efficiency of swapping photons, and achieve long-range quantum key distribution (QKD). And
本発明の量子鍵配送システムは，波長の異なる２種の光子対を発生させ，それぞれを非対称マッハツェンダー干渉計に入射させてタイムビン（ｔｉｍｅ−ｂｉｎ）縺れ状態とする。そして，２種の波長を有する光子対は，それぞれ光ファイバ伝送に適した波長と，自由空間伝送及び光子検出に適した波長とする。本発明の量子鍵配送システムは，２種の波長を有する縺れ光子対を複数組用いて，スワッピングを行うことで，長距離間における量子鍵配送（ＱＫＤ）を達成することができるという知見に基づく。 The quantum key distribution system of the present invention generates two types of photon pairs having different wavelengths, and enters each of them into an asymmetric Mach-Zehnder interferometer to make a time-bin drowning state. The photon pair having two types of wavelengths has a wavelength suitable for optical fiber transmission and a wavelength suitable for free space transmission and photon detection. The quantum key distribution system of the present invention is based on the knowledge that quantum key distribution (QKD) can be achieved over a long distance by performing swapping using a plurality of pairs of photon pairs having two types of wavelengths. .
本発明の第１の側面は，２つの縺れ光子対発生源とベル測定装置１７を有する。１つめの縺れ光子対発生源は，第１の光子発生源１１と，第１の非対称マッハツェンダー干渉計１２と，第１の偏光・時間遅延付与装置１３と，を有する。残りの縺れ光子対発生源は，第２の光子発生源１４と，第２の非対称マッハツェンダー干渉計１５と，第２の偏光・時間遅延付与装置１６とを有する。
The first aspect of the present invention has two photon pair sources and a
第１の光子発生源１１は，近紫外領域又は可視領域の連続光を発生する第１の光源２１と，第１の光源２１からの連続光をダウンコンバージョンし，可視領域から赤外領域の光子を得るための第１の非線形光学結晶２２とを含む。そして，第１の光子発生源１１は，第１の光子と第１の光子より波長が短い第２の光子を発生する。
The first
第１の非対称マッハツェンダー干渉計１２には，第１の光子発生源１１から発生した第１の光子が入射する。一方，第１の偏光・時間遅延付与装置１３は，第１の光子発生源１１から発生した第２の光子が入射する。そして，第１の偏光・時間遅延付与装置１３は，第２の光子に対し，偏光に対応した時間遅延を与え，第２の光子に由来する第１の２連光子を得る。
The first photon generated from the first
第２の光子発生源１４は，近紫外領域又は可視領域の連続光を発生する第２の光源２３と，第２の光源２３からの連続光をダウンコンバージョンし，可視領域から赤外領域の光子を得るための第２の非線形光学結晶２４とを含む。そして，第２の光子発生源１４は，第１の光子と波長が等しい第３の光子と，第２の光子と波長が等しい第４の光子を発生する。
The second
第２の非対称マッハツェンダー干渉計１５には，第２の光子発生源１４から発生した第３の光子が入射する。第２の偏光・時間遅延付与装置１６には，第２の光子発生源１４から発生した第４の光子が入射する。第２の偏光・時間遅延付与装置１６は，第４の光子に対し，偏光に対応した時間遅延を与え，第４の光子に由来する第２の２連光子を得る。
The third photon generated from the second
ベル測定装置１７は，第１の２連光子及び第２の２連光子をベル測定する。
The
本発明の第１の側面の好ましい態様は，第１の非対称マッハツェンダー干渉計１２が，第１の光子が入射し，分岐する分岐部３１と，分岐部３１で分離した一方の光子が伝搬する第１のアーム３２と，分岐部３１で分離した残りの光子が伝搬するアームであって，第１のアーム３２とは光路長が異なり，これにより第１のアーム３２を伝搬した光子に対し，時間遅延を与えた光子を出力できる第２のアーム３３と，を有するものである。
According to a preferred embodiment of the first aspect of the present invention, the first asymmetric Mach-
この態様は，第２の非対称マッハツェンダー干渉計１５も，分岐部と，分岐部で分離した一方の光子が伝搬する第３のアームと，分岐部で分離した残りの光子が伝搬するアームであって，第３のアームとは光路長が異なり，これにより第３のアームを伝搬した光子に対し，時間遅延を与えた光子を出力できる第４のアームと，を有するものであることが好ましい。すなわち，第１の非対称マッハツェンダー干渉計１２と第２の非対称マッハツェンダー干渉計１５とが同じ構成を有しており，それにより同じ作用効果を奏するものが好ましい。
In this aspect, the second asymmetric Mach-
本発明の第１の側面の好ましい態様は，第１の偏光・時間遅延付与装置１３が，第２の光子が入射する偏光調整器４１と，偏光調整器４１からの光子を偏光面に応じて分離する第１の偏光ビームスプリッタ４２と，第１の偏光ビームスプリッタ４２により偏光分離された一方の光子と残りの光子とが入射する第２の偏光ビームスプリッタ４３と，第１の偏光ビームスプリッタ４２により偏光分離された残りの光子に，１の偏光ビームスプリッタ４２により偏光分離された一方の光子に対して，時間遅延を与える第１の時間遅延付与装置４５とを含むものである。
In a preferred embodiment of the first aspect of the present invention, the first polarization / time
この態様は，第２の偏光・時間遅延付与装置１６も第１の偏光・時間遅延付与装置１３と同じ構成を有しており，それにより同じ作用効果を奏するものが好ましい。
In this embodiment, it is preferable that the second polarization / time
本発明の第１の側面の好ましい態様は，第１の２連光子及び第２の２連光子が入射する光子分離装置と，光子分離装置で分離された光子を測定する単一光子測定器と，を有する。 A preferred embodiment of the first aspect of the present invention includes a photon separation device on which a first double photon and a second double photon are incident, a single photon measuring device for measuring a photon separated by the photon separation device, , Have.
本発明の第１の側面の好ましい態様は，ベル測定装置１７が，第１の２連光子及び第２の２連光子が入射する狭帯域フィルタと，狭帯域フィルタを経た光子対が入射する光子分離装置と，光子分離装置で分離された光子を測定する単一光子測定器と，を有する。
According to a preferred embodiment of the first aspect of the present invention, the
本発明の第１の側面の好ましい態様は，第１の非対称マッハツェンダー干渉計１２により与えられる遅延時間，第１の偏光・時間遅延付与装置１３により与えられる遅延時間，第２の非対称マッハツェンダー干渉計１５により与えられる遅延時間，及び第２の偏光・時間遅延付与装置１６により与えられる遅延時間が，同じ値である。
A preferred embodiment of the first aspect of the present invention is that the delay time given by the first asymmetric Mach-
本発明によれば，効率的な光子検出を行うことができ，光子対のスワッピングの効率を向上でき，長距離の量子鍵配送（ＱＫＤ）を達成できる，量子鍵配送システムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a quantum key distribution system that can perform efficient photon detection, improve the efficiency of photon pair swapping, and achieve long-range quantum key distribution (QKD). .
図１は，量子鍵配送システムを説明するためのブロック図である。図１に示されるように，この量子鍵配送システムは，２つの縺れ光子対発生源と，ベル測定装置１７を有する。この量子鍵配送システムを複数配置して，スワッピングを繰り返し行うことで，量子鍵配送（ＱＫＤ）の配布距離を飛躍的に向上させることができる。
FIG. 1 is a block diagram for explaining a quantum key distribution system. As shown in FIG. 1, this quantum key distribution system has two photon pair generation sources and a
量子鍵配送（ＱＫＤ）システムは，量子暗号通信などの情報通信において広く知られているシステムである。本発明のシステムは，ＱＫＤシステムにおいて既に知られた構成を適宜採用することができる。 The quantum key distribution (QKD) system is a widely known system in information communication such as quantum cryptography communication. The system of the present invention can appropriately adopt the configuration already known in the QKD system.
図１に示されるように，１つめの縺れ光子対発生源は，第１の光子発生源１１と，第１の非対称マッハツェンダー干渉計１２と，第１の偏光・時間遅延付与装置１３と，を有する。残りの縺れ光子対発生源は，第２の光子発生源１４と，第２の非対称マッハツェンダー干渉計１５と，第２の偏光・時間遅延付与装置１６とを有する。
As shown in FIG. 1, the first photon pair generation source includes a first
図２は，光子発生源の構成例である。図２に示されるように，第１の光子発生源１１は，近紫外領域又は可視領域の連続光を発生する第１の光源２１と，第１の光源２１からの連続光をダウンコンバージョンし，可視領域から赤外領域の光子を得るための第１の非線形光学結晶２２とを含む。そして，第１の光子発生源１１は，第１の光子と第１の光子より波長が短い第２の光子を発生する。
FIG. 2 is a configuration example of a photon generation source. As shown in FIG. 2, the first
第１の光子は，ファイバ伝送に適した可視領域又は近赤外領域の光子であることが好ましい。このような光子の波長の例は１５５０ｎｍ又は１５６３ｎｍである。第１の光子の波長は，８００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であることが好ましい。 The first photon is preferably a photon in the visible region or near infrared region suitable for fiber transmission. Examples of such photon wavelengths are 1550 nm or 1563 nm. The wavelength of the first photon is preferably 800 nm or more and 2000 nm or less.
第２の光子は，空間伝送に適した可視領域の光子であることが好ましい。このような光子の波長の例は７９５ｎｍ又は８１０ｎｍである。第２の光子の波長は，５００ｎｍ以上１０００ｎｍであることが好ましい。 The second photon is preferably a visible region photon suitable for spatial transmission. Examples of such photon wavelengths are 795 nm or 810 nm. The wavelength of the second photon is preferably 500 nm or more and 1000 nm.
光源２１の例は，Ｎｄ：ＹＬＦレーザー又はＹＡＧレーザーを用いた連続光光源である。光源２１が出力する近紫外領域又は可視領域の連続光の波長の例は５２７ｎｍ又は５３２ｎｍである。５２７ｎｍの波長を有する光は，Ｎｄ：ＹＬＦレーザーの第２高調波として発生させることができる。光源２１が出力する近紫外領域又は可視領域の連続光の波長は，１００ｎｍ以上６００ｎｍ以下があげられる。光源２１が出力する連続光の強度の例は，１０μＷ以上１ｍＷ以下である。光源２１は，パルス光源であっても良い。光源２１としてパルス光源を用いる場合，パルス光源のコヒーレンス長を，非対称マッハツェンダー干渉計１２の遅延時間より長く設定する。
An example of the
非線形光学結晶２２は，光学素子として既に知られている。よって，本発明においても既に知られた方法に従って，非線形光学結晶を設計することができる。非線形光学結晶２２の例は，周期分極反転ニオブ酸リチウムである。
The nonlinear
光源２１からの光が非線形光学結晶２２に入射する。すると，第１の光子と第２の光子とが発生する。５２７ｎｍの波長を有する光を光源として用いた場合，７９５ｎｍの波長の光子と，１５６３ｎｍの波長の光子とを得ることができる。１５６３ｎｍの波長を有する光子は，ファイバ内でのロスが比較的小さいため，長距離伝播に適している。一方７９５ｎｍは中性原子ＲｂのＤ１線とよばれる５Ｓ1/2→５Ｐ1/2遷移波長に相当する。このため，７９５ｎｍの波長を有する光子を発生させることで，Ｒｂ原子気体の電磁誘導透明化を利用した量子メモリ（Ａ． Ｈｅｉｆｅｔｚ， Ａ． Ａｇａｒｗａｌ， Ｇ．Ｃ． Ｃａｒｄｏｓｏ， Ｖ． Ｇｏｐａｌ， Ｐ． Ｋｕｍａｒ， ａｎｄ Ｍ． Ｓ. Ｓｈａｈｉａｒ， “Ｓｕｐｅｒ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｆｉｌｔｅｒ ｆｏｒ ｑｕａｎｔｕｍ ｍｅｍｏｒｙ ｕｓｉｎｇ ａｔｏｍｉｃ ｅｎｓｅｍｂｌｅｓ ｉｎ ａ ｖａｐｏｒ”， Ｏｐｔｉｃｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ２３２， ２８９（２００４）．）への適用を容易にすると考えられる。中継点に設置される量子メモリは，原子と原子を収容するマイクロキャビティとを含むものがあげられる。これらの光子を分離装置２５で分離する。分離装置２５の例はダイクロイックミラーである。ビームスプリッタと光学フィルタを用いても，分離装置２５を構築することができる。
Light from the
第２の光子発生源１４は，近紫外領域又は可視領域の連続光を発生する第２の光源２３と，第２の光源２３からの連続光をダウンコンバージョンし，可視領域から赤外領域の光子を得るための第２の非線形光学結晶２４とを含む。そして，第２の光子発生源１４は，第１の光子と波長が等しい第３の光子と，第２の光子と波長が等しい第４の光子を発生する。第２の光子発生源１４は，第１の光子発生源１１と同様の構成を有し，同様に機能するものが好ましい。
The second
図３は，非対称マッハツェンダー干渉計の例を示す図である。図３に示されるように，第１の非対称マッハツェンダー干渉計は，入射した光を分岐する分岐部３１と，第１のアーム３２と，第２のアーム３３とを有する。すなわち，この非対称マッハツェンダー干渉計１２は，分岐部３１で分離した一方の光が伝搬する第１のアーム３２と，分岐部３１で分離した残りの光が伝搬する第２のアーム３２とを有する。第１のアーム３２及び第２のアーム３３には，図示しない電極が設けられており，これにより伝搬する光の位相を制御できるようにしても良い。非対称マッハツェンダー干渉計１２は，平面光学回路（ＰＬＣ）上に実装されるものが好ましい。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an asymmetric Mach-Zehnder interferometer. As shown in FIG. 3, the first asymmetric Mach-Zehnder interferometer includes a branching
第１のアーム３２と第２のアーム３３とは長さが異なっている。これにより，第１のアーム３２を伝搬する光子が合波部３４に到達する時間に比べて，第２のアーム３３を伝搬する光子が合波部３４に到達する時間が所定時間遅くなる。このようにして，この非対称マッハツェンダー干渉計１２は，光子に時間遅延を与え，光子対を得ることができる。第１のアーム３２と第２のアーム３３との光路長差は，公知であるため，既に知られた光路長差に基づいて第１のアーム３２と第２のアーム３３とを設計すればよい。
The lengths of the
図３に示す非対称マッハツェンダー干渉計は，４つの光子検出器３５〜３８を有する。すなわち，この非対称マッハツェンダー干渉計は，第１のアーム３２と接続された第１の光子検出器３５，第２のアーム３３と接続された第２の光子検出器３６，及び合波部３４と接続された第３の光子検出器３７，及び第４の光子検出器３８を有する。
The asymmetric Mach-Zehnder interferometer shown in FIG. 3 has four photon detectors 35-38. That is, the asymmetric Mach-Zehnder interferometer includes a
すなわち，図３に示す第１の非対称マッハツェンダー干渉計は，第１の光子が分岐部３１に入射し，分岐される。分岐部３１で分離した一方の光子が第１のアーム３２を伝搬する。分岐部３１で分離した残りの光子が第２のアーム３３を伝搬する。第２のアーム３３は，第１のアーム３２より光路長が長い。よって，第２のアーム３３を伝搬した光子は，第１のアーム３２を伝搬した光子に対し，時間遅延が与えられる。
That is, in the first asymmetric Mach-Zehnder interferometer shown in FIG. 3, the first photon is incident on the branching
第２の非対称マッハツェンダー干渉計１５には，第２の光子発生源１４から発生した第３の光子が入射する。特に図示しないが，第２の非対称マッハツェンダー干渉計１５も，分岐部と，分岐部で分離した一方の光子が伝搬する第３のアームと，分岐部で分離した残りの光子が伝搬するアームであって，第３のアームとは光路長が異なり，これにより第３のアームを伝搬した光子に対し，時間遅延を与えた光子を出力できる第４のアームと，を有するものであることが好ましい。すなわち，第１の非対称マッハツェンダー干渉計１２と第２の非対称マッハツェンダー干渉計１５とが同じ構成を有しており，それにより同じ作用効果を奏するものが好ましい。
The third photon generated from the second
図４は，偏光・時間遅延付与装置を説明するためのブロック図である。第１の偏光・時間遅延付与装置１３は，第２の光子（たとえば，波長が７９５ｎｍの光子）に対し，偏光に対応した時間遅延を与えるための装置である。図４に示される偏光・時間遅延付与装置１３は，偏光調整器４１と，第１の偏光ビームスプリッタ４２と，第２の偏光ビームスプリッタ４３とを有する。
FIG. 4 is a block diagram for explaining the polarization / time delay applying apparatus. The first polarization / time
第１の偏光ビームスプリッタ４２と第２の偏光ビームスプリッタ４３とは，第１のパス４４及び第２のパス４５を介して，光学的に接続されている。一方，第１のパス４４と第２のパス４５とは，光路長が異なっている。すなわち，第１の偏光ビームスプリッタ４２と第２の偏光ビームスプリッタ４３とを含む部分は，非対称マッハツェンダー干渉計４６を構成する。第１のパス４４の光路長は，第１の偏光ビームスプリッタ４２と第２の偏光ビームスプリッタ４３との距離を調整することにより，調整することができる。第２のパス４５の光路長は，図示しないミラーの位置を調整することにより調整することができる。このように，第１のパス４４の光路長と第２のパス４５の光路長との差は，適宜調整することができる。
The first
第２の光子が偏光調整器４１に入射する。すると，偏光調整器４１により，第２の光子の偏光面が調整される。偏光調整器４１から出力された光子は，第１の偏光ビームスプリッタ４２に入射し，偏光面に応じて分離される。第１の偏光ビームスプリッタ４２により偏光分離された一方の光子は，第１のパス４４を介して第２の偏光ビームスプリッタ４３へ入射する。第１の偏光ビームスプリッタ４２により偏光分離された残りの光子は，第２のパス４５を介して第２の偏光ビームスプリッタ４３へ入射する。第２のパスの方が第１のパスに比べて光路長が長い。これにより，第２のパス４５を経た光子に時間遅延を与えることができる。すると，第２の偏光ビームスプリッタ４３には，第１のパス４４を経た光子と，第２のパス４５を経た光子の光子対が生成することとなる。そして，この光子対を構成する２つの光子は，それぞれ偏光状態が異なっている。このようにして，タイムビンモードに偏光モードを載せることができる。すなわち，偏光・時間遅延付与装置４６は，タイムビンモード光子対に偏光情報を重畳できるため，ハイブリッド量子縺れ光源として機能する。
The second photon enters the
第２の偏光・時間遅延付与装置１６は，第２の光子発生源１４から発生した第４の光子に対し，偏光に対応した時間遅延を与え，第４の光子に由来する第２の２連光子を得るための装置である。特に図示しないが，第２の偏光・時間遅延付与装置１６も第１の偏光・時間遅延付与装置１３と同じ構成を有しており，それにより同じ作用効果を奏する。
The second polarization / time
本発明の第１の側面の好ましい態様は，第１の非対称マッハツェンダー干渉計１２により与えられる遅延時間，第１の偏光・時間遅延付与装置１３により与えられる遅延時間，第２の非対称マッハツェンダー干渉計１５により与えられる遅延時間，及び第２の偏光・時間遅延付与装置１６により与えられる遅延時間が，同じ値である。ここで遅延時間の例は，１００ピコ秒以上１００ナノ秒以下である。
A preferred embodiment of the first aspect of the present invention is that the delay time given by the first asymmetric Mach-
ベル測定装置１７は，第１の２連光子及び第２の２連光子をベル測定する。ベル測定装置１７は，第１の２連光子及び第２の２連光子が入射する光子分離装置と，光子分離装置で分離された光子を測定する単一光子測定器と，を有するものであってもよい。図５は，ベル測定装置の例を示すブロック図である。図５に示されるように，ベル測定装置１７は，第１の２連光子及び第２の２連光子が入射する狭帯域フィルタ５１と，狭帯域フィルタを経た２連光子が入射する光子分離装置５２と，光子分離装置で分離された２連光子を測定する単一光子測定器５３と，を有するものであってもよい。ベル測定装置１７を用いてベル測定を行うことで，光子の個数和−位相差を測ることができる。狭帯域フィルタ５１は，第１の２連光子及び第２の２連光子が含まれる波長帯域の光を透過するフィルタがあげられる。光子分離装置５２の例は，ビームスプリッタ又は偏光ビームスプリッタである。単一光子測定器５３の例は，ＳｉＡＰＤなどのＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）である。本発明では，光子の線幅を狭く，コヒーレンス長を長くすることができるので容易に入手できる単一光子検出器を用いても適切にベル測定を行うことができる。
The
ベル測定を行うことで，量子縺れ状態を隣接する中継点間に形成し，スワッピング操作により，空間的に離れた中継点に量子縺れ状態をテレポーテーションすることができることとなる。複数個所の中継点を有する場合は，量子縺れ光子対を一斉に発生させ，各中継点でベル測定を行って，量子縺れスワッピングを複数個所にて行えばよい。 By performing the bell measurement, a quantum drowning state is formed between adjacent relay points, and the quantum drowning state can be teleported to relay points that are spatially separated by a swapping operation. In the case where there are a plurality of relay points, it is only necessary to generate quantum trapped photon pairs all at once, perform bell measurement at each relay point, and perform quantum trapping swapping at a plurality of locations.
図６（ａ）は，量子鍵配送システムを示すブロック図である。図６（ｂ）は，量子鍵配送システムの構成例を示す図である。図６（ａ）に示されるように，量子鍵配送システムは，アリス（送信者）及びボブ（受信者）とそれらをつなぐ光源配置地点を有する。この光源配置地点には，光源とベル測定装置が設置されている。なお，以下の実験では，図６（ｂ）に描画された縺れ光子対発生源とは別の縺れ光子対発生源を用いて，縺れ光子対発生源の特性を評価した。 FIG. 6A is a block diagram showing a quantum key distribution system. FIG. 6B is a diagram illustrating a configuration example of the quantum key distribution system. As shown in FIG. 6A, the quantum key distribution system has Alice (sender) and Bob (receiver) and a light source arrangement point connecting them. At this light source arrangement point, a light source and a bell measuring device are installed. In the following experiment, the characteristics of the photon pair generation source were evaluated using a photon pair generation source different from the photon pair generation source depicted in FIG.
図７は，縺れ光子対発生源の例を示す図である。先に説明したとおり，本発明の量子鍵配送システムは，対となる縺れ光子対発生源により量子中継を行う。そこで，縺れ光子対発生源の例について説明する。 FIG. 7 is a diagram showing an example of a photon pair generation source. As described above, in the quantum key distribution system of the present invention, quantum relay is performed by a pair of twisted photon pair generation sources. Therefore, an example of a photon pair generation source will be described.
図８は，本実施例で用いた光子対生成装置を示すブロック図である。光源は，ＹＡＧレーザーの第２高調波を用いた。ＹＡＧレーザーからの５３２ｎｍの連続光を，その強度が１６０μＷとなるように調整した。この連続光を３０ｍｍの長さの非線形光学結晶（ＰＰＬＮ）に導いた。このＰＰＬＮ（ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌｌｙ ｐｏｌｅｄ ｌｉｔｈｉｕｍ ｎｉｏｂａｔｅ）は，生成される８１０ｎｍと１５５０ｎｍの光が，互いにエンタングルメント状態となるように調整されたものである。ポンプ光として，５３２ｎｍの波長を有する光を用いた。ポンプ光，８１０ｎｍの光，１５５０ｎｍの光のモード直径はシングルモードファイバに適合するように，それぞれ８４μｍ，８４μｍ，１０４μｍとなるように最適化した。図８に示される装置を用いて，５３２ｎｍの光をダウンコンバージョンし，８１０ｎｍと１５５０ｎｍの光子を得た。 FIG. 8 is a block diagram showing the photon pair generation apparatus used in this embodiment. As the light source, a second harmonic of a YAG laser was used. The continuous light of 532 nm from the YAG laser was adjusted so that its intensity was 160 μW. This continuous light was guided to a nonlinear optical crystal (PPLN) having a length of 30 mm. This PPLN (periodically poled lithium niobate) is adjusted so that the generated light of 810 nm and 1550 nm is in an entanglement state. Light having a wavelength of 532 nm was used as the pump light. The mode diameters of the pump light, 810 nm light, and 1550 nm light were optimized to 84 μm, 84 μm, and 104 μm, respectively, so as to be compatible with the single mode fiber. Using the apparatus shown in FIG. 8, 532 nm light was down-converted to obtain 810 nm and 1550 nm photons.
ダイクロイックミラーを用いて８１０ｎｍの光子と１５５０ｎｍの光子を分離した。なお，漏れ出す光子を軽減するため長波長用パスフィルタを用いた。ダウンコンバージョン後，１５５０ｎｍの光子をボブのディテクターへと導いた。ディテクターは，シリコン基板上に設けられた２入力４出力形の非対称マッハツェンダー干渉計を有していた。非対称マッハツェンダー干渉計は，５０ｃｍのスパイラル型のパターンが形成されており，これにより２．５ナノ秒の遅延時間を与えることができるものであった。 Using a dichroic mirror, 810 nm photons and 1550 nm photons were separated. A long wavelength pass filter was used to reduce leaked photons. After down-conversion, 1550 nm photons were directed to Bob's detector. The detector had a 2-input 4-output asymmetric Mach-Zehnder interferometer provided on a silicon substrate. The asymmetric Mach-Zehnder interferometer has a spiral pattern of 50 cm, and can give a delay time of 2.5 nanoseconds.
ディテクターにより観測される出力光子は，｜０＞，｜０＞−｜１＞，｜０＞＋｜１＞，及び｜１＞のポアンカレ球への射影を示す。図９は，ポアンカレ球の概念図である。ここで，｜１＞は第１のタイムビンにおける光子（すなわち，短い方のアームを経た光子）をあらわし，｜０＞は第２のタイムビンにおける光子（すなわち，長い方のアームを経た光子）をあらわす。｜０＞と｜１＞は，極状態（ｚ軸）にマッピングされ，｜０＞−｜１＞及び｜０＞＋｜１＞は，赤道状態（ｘ軸）にマッピングされる。１５５０ｎｍの光子を１０％の検出率を有するガイガーモードのＩｎＧａＡｓベースのアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤｓ）を用いて検出した。 The output photons observed by the detector show | 0>, | 0> − | 1>, | 0> + | 1>, and | 1> projections onto the Poincare sphere. FIG. 9 is a conceptual diagram of the Poincare sphere. Here, | 1> represents a photon in the first time bin (that is, a photon that has passed through the shorter arm), and | 0> represents a photon in the second time bin (that is, a photon that has passed through the longer arm). . | 0> and | 1> are mapped to the pole state (z-axis), and | 0> − | 1> and | 0> + | 1> are mapped to the equator state (x-axis). 1550 nm photons were detected using Geiger mode InGaAs-based avalanche photodiodes (APDs) with a detection rate of 10%.
アリス側のシリコンベースのＡＰＤｓ（パーキンエルマー社製単一光子測定モジュールＳＰＣＭｓ）での観測に基づいて，遅延生成器を介して，ＩｎＧａＡｓベースのＡＰＤｓ用の検出トリガーを得た。ＳＰＣＭの８１０ｎｍの光子測定効率は，約５５％であった。 A detection trigger for InGaAs-based APDs was obtained via a delay generator based on observations with Alice-side silicon-based APDs (single-photon measurement modules SPCMs manufactured by PerkinElmer). The SPCM photon measurement efficiency at 810 nm was about 55%.
以下，偏光情報を載せたタイムビンエンタングルメントのハイブリダイゼイションについて説明する。 Hereinafter, the time bin entanglement hybridization with polarization information will be described.
アリスへ送信される８１０ｎｍの光子対をフォーマット変換機（偏光・時間遅延付与装置）に入力した。図１０は，偏光・時間遅延付与装置を示す。図１０（ａ）は，グランレーザープリズムを用いた偏光・時間遅延付与装置を示す。図１０（ｂ）は，偏光及び２つの偏光ビームスプリッタを用いた偏光・時間遅延付与装置を示す。図１０（ａ）の偏光・時間遅延付与装置と図１０（ｂ）の偏光・時間遅延付与装置とは光学的に等価な回路である。図１０（ｂ）の偏光・時間遅延付与装置は，非対称マッハツェンダー干渉計を有するものである。 The 810 nm photon pair transmitted to Alice was input to a format converter (polarization / time delay applying device). FIG. 10 shows a polarization / time delay applying device. FIG. 10A shows a polarization / time delay imparting device using a Glan laser prism. FIG. 10B shows a polarization / time delay applying apparatus using polarized light and two polarization beam splitters. The polarization / time delay imparting device in FIG. 10A and the polarization / time delay imparting device in FIG. 10B are optically equivalent circuits. The polarization / time delay applying device in FIG. 10B has an asymmetric Mach-Zehnder interferometer.
図１０（ａ）の偏光・時間遅延付与装置は，偏波分岐比５０ｄＢのグランレーザープリズムと偏波保持ファイバ（ＰＭＦ）および偏光を有する。遅延時間は遅延用ファイバ入射端に接続されたマイクロメータにより調整できる。ＰＭＦで反射端から導かれた光は，２．５ナノ秒の遅延が与えられ，グランレーザープリズムのもう一方の端面に入射される。このフォーマット変換機中の損失は約１．５ｄＢである。偏光・時間遅延付与装置は，発生時刻ｔ＝０の光子と発生時刻ｔ＝−タウの光子の重ね合わせによる縺れ状態を
ここで｜Ｈ＞と｜Ｖ＞は，それぞれ水平及び垂直偏光状態を示す。またＡとＢはそれぞれアリス（Ａｌｉｃｅ）とボブ（Ｂｏｂ）を表現する。シータ（ｔ）は相対位相差を示す。なお，相対位相差であるシータ（ｔ）は，タウに関連して定義される。 Here, | H> and | V> indicate horizontal and vertical polarization states, respectively. A and B represent Alice and Bob, respectively. Theta (t) indicates the relative phase difference. Note that theta (t), which is a relative phase difference, is defined in relation to tau.
フォーマット変換後，空間を伝搬させアリスで受光する。アリスの受光装置は，ビームスプリッタ（ＢＳ）と偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）および半波長板のみで構成できる。極状態（ｚ軸）すなわち，｜０＞と｜１＞とは，｜Ｈ＞と｜Ｖ＞とにフォーマット変換されているので，ＰＢＳを用いて容易に区別できる。一方，赤道状態（ｘ軸）の｜０＞−｜１＞及び｜０＞＋｜１＞は，２２．５°に設定された半波長板を経由させた後に，観測することができる。 After format conversion, it propagates in space and receives light by Alice. Alice's light receiving device can be composed of only a beam splitter (BS), a polarizing beam splitter (PBS), and a half-wave plate. The pole state (z-axis), that is, | 0> and | 1> have been converted into | H> and | V>, so that they can be easily distinguished using PBS. On the other hand, | 0> − | 1> and | 0> + | 1> in the equator state (x axis) can be observed after passing through a half-wave plate set at 22.5 °.
発生時刻ｔ＝０の光子対と発生時刻ｔ＝−タウの光子対の重ね合わせによる縺れ状態は，以下の式のように表すことができる。
ここで，｜−＞Ａ及び｜＋＞Ａは，それぞれ，以下のとおりである。
上記の式は，赤道状態（ｘ軸）を示しており，これがＰＢＳとＳＰＣＭを用いて測定できることを明確に示している。 The above equation shows the equator state (x-axis) and clearly shows that this can be measured using PBS and SPCM.
エンタングルメントが存在することを示すため，適切なタイムウィンドウ（４０ｎ秒）における８１０ｎｍと１５５０ｎｍの光子測定における同時現象を測定した。アリス側のＳＰＣＭｓからの検出出力のＯＲをゲートパルスのトリガーとし，遅延生成機を介して，ボブ側のＡＰＤｓに与えた。 In order to show the presence of entanglement, the simultaneous phenomena in the measurement of photons at 810 nm and 1550 nm in the appropriate time window (40 ns) were measured. The OR of the detection output from the Alice side SPCMs was used as a trigger for the gate pulse, and given to the APDs on the Bob side via a delay generator.
Ｂｏｂ側（１５５０ｎｍ側）のパルス位置縺れはＡｌｉｃｅ側（８１０ｎｍ側）の初段のＢＳを通過後ＰＢＳに向かう基底でのＨ，Ｖの縺れに相当する。またパルス間位相差の縺れは初段のＢＳ後半波長板により偏波を４５度回転後ＰＢＳに向かう基底での測定となる。このＡｌｉｃｅ側の光学系は干渉計を必要とせずＢＳ，ＰＢＳ及び半波長板で構成されており，非常に簡便な構造となっている。 The pulse position fluctuation on the Bob side (1550 nm side) corresponds to the fluctuation of H and V at the base after passing through the first-stage BS on the Alice side (810 nm side) toward the PBS. In addition, the phase difference between pulses is measured at the base toward the PBS after rotating the polarization by 45 degrees with the first-stage BS latter wave plate. This Alice-side optical system does not require an interferometer and is composed of BS, PBS, and a half-wave plate, and has a very simple structure.
図１１（ａ）は量子鍵配送２者同時計数（コインシデンスカウント）の遅延時間依存性を示すグラフである。図１１（ａ）はＺ基底でのエンタングル光子対生成モジュールとフォーマット変換機を用い８１０ｎｍおよび１５５０ｎｍの光子の同時計数のトリガー遅延時間依存性を示す。図中１点は１０秒間でのカウント数を示す。カウントレートはＺ基底で８２０ｃ／ｓ，Ｘ基底では９５０ｃ／ｓであった。光検出器としては８１０ｎｍにＳｉ ＡＰＤ，１５５０ｎｍ用にはＩｎＧａＡｓ ＡＰＤを用いた。測定は１基底ごとに行い，図７でアリス側でのＢＳを省いた系で行った。ディテクターＺ０（Ｚ１）は，Ｚ軸の０（１）信号を検出するディテクターを示す。Ｚ０（アリス）−Ｚ０（ボブ）とＺ１（アリス）−Ｚ１（ボブ）の同時事象は，同じ遅延時間後に測定される必要がある。図１１（ｂ）は量子鍵配送２者同時計数の干渉計動作温度依存性を示すグラフである。図１１（ｂ）はＸ基底でのエンタングル光子対生成モジュールとフォーマット変換機を用い８１０ｎｍおよび１５５０ｎｍの光子の同時計数の１５５０ｎｍＰＬＣの温度依存性を示す。図１１（ａ）及び図１１（ｂ）から，Ｚ基底で９８％超，Ｘ基底で８８％超の明瞭度を得たことがわかる。なお，Ｘ基底の明瞭度の劣化はフォーマット変換機での過度な遅延時間が発生し，干渉性の劣化が起こったためと考えられる。 FIG. 11A is a graph showing the delay time dependence of the quantum key distribution two-party coincidence count (coincidence count). FIG. 11A shows the trigger delay time dependence of the coincidence of 810 nm and 1550 nm photons using the entangled photon pair generation module and format converter in the Z basis. One point in the figure indicates the number of counts in 10 seconds. The count rate was 820 c / s on the Z basis and 950 c / s on the X basis. As the photodetector, Si APD was used at 810 nm, and InGaAs APD was used for 1550 nm. The measurement was performed for each base, and was performed in a system in which BS on the Alice side was omitted in FIG. Detector Z0 (Z1) indicates a detector for detecting a 0 (1) signal on the Z axis. The simultaneous events of Z0 (Alice) -Z0 (Bob) and Z1 (Alice) -Z1 (Bob) need to be measured after the same delay time. FIG. 11B is a graph showing the interferometer operating temperature dependence of quantum key distribution two-party coincidence counting. FIG. 11 (b) shows the temperature dependence of 1550 nm PLC of coincidence of 810 nm and 1550 nm photons using an entangled photon pair generation module and format converter in the X basis. From FIG. 11 (a) and FIG. 11 (b), it can be seen that the intelligibility of 98% for the Z base and 88% for the X base was obtained. Note that the intelligibility degradation of the X base is thought to be due to an excessive delay time in the format converter and a degradation of coherency.
よって，本実施例における縺れ光子対発生源は，波長の異なる２種の光子対を発生させ，それぞれを非対称マッハツェンダー干渉計に入射させてタイムビン縺れ状態とすることができる。そして，２種の波長を有する光子対は，それぞれ光ファイバ伝送に適した波長と，自由空間伝送及び光子検出に適した波長であった。本発明の量子鍵配送システムは，２つの縺れ光子対発生源と，ベル測定装置を有するものである。よって，本発明の量子鍵配送システムを複数配置して，スワッピングを繰り返し行うことで，量子鍵配送（ＱＫＤ）の配布距離を飛躍的に向上させることができる。 Therefore, the blurred photon pair generation source in the present embodiment can generate two types of photon pairs having different wavelengths and enter each of them into an asymmetric Mach-Zehnder interferometer to make a time bin blurred state. The photon pairs having two types of wavelengths were wavelengths suitable for optical fiber transmission and wavelengths suitable for free space transmission and photon detection. The quantum key distribution system of the present invention has two photon pair generation sources and a bell measurement device. Therefore, by arranging a plurality of quantum key distribution systems of the present invention and repeatedly performing swapping, the distribution distance of quantum key distribution (QKD) can be dramatically improved.
本発明は，情報コミュニケーション通信の分野において利用されうる。 The present invention can be used in the field of information communication communication.
１１ 第１の光子発生源
１２ 第１の非対称マッハツェンダー干渉計
１３ 第１の偏光・時間遅延付与装置
１４ 第２の光子発生源
１４ 第２の非対称マッハツェンダー干渉計
１６ 第２の偏光・時間遅延付与装置
１７ ベル測定装置
２１ 第１の連続光光源
２２ 第１の非線形光学結晶
２３ 第２の連続光光源
２４ 第２の非線形光学結晶
３１ 分岐部
３２ 第１のアーム
３３ 第２のアーム
３４ 合波部
４１ 偏光調整器
４２ 第１の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
４３ 第２の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
４４ 第１のパス
４５ 第１の時間遅延付与装置（第２のパス）
４６ 偏光・時間遅延付与装置
５１ 狭帯域フィルタ
５２ 光子分離装置
５３ 単一光子測定器
DESCRIPTION OF
43 Second polarization beam splitter (PBS)
44
46 Polarization / Time
Claims (6)
前記第１の光子発生源（１１）から発生した前記第１の光子が入射する第１の非対称マッハツェンダー干渉計（１２）と，
前記第１の光子発生源（１１）から発生した前記第２の光子に対し，偏光に対応した時間遅延を与え，前記第２の光子に由来する第１の２連光子を得る第１の偏光・時間遅延付与装置（１３）と，
前記第１の光子と波長が等しい第３の光子と，前記第２の光子と波長が等しい第４の光子を発生するための第２の光子発生源（１４）と，
前記第２の光子発生源（１４）から発生した前記第３の光子が入射する第２の非対称マッハツェンダー干渉計（１５）と，
前記第２の光子発生源（１４）から発生した前記第４の光子に対し，偏光に対応した時間遅延を与え，前記第４の光子に由来する第２の２連光子を得る第２の偏光・時間遅延付与装置（１６）と，
前記第１の２連光子及び前記第２の２連光子をベル測定するベル測定装置（１７）と，
を含む，量子鍵配送システムであって，
前記第１の光子発生源（１１）は，近紫外領域又は可視領域の連続光を発生する第１の光源（２１）と，前記第１の光源（２１）からの連続光をダウンコンバージョンし，可視領域から赤外領域の光子を得るための第１の非線形光学結晶（２２）とを含み，
前記第２の光子発生源（１４）は，近紫外領域又は可視領域の連続光を発生する第２の光源（２３）と，前記第２の光源（２３）からの連続光をダウンコンバージョンし，可視領域から赤外領域の光子を得るための第２の非線形光学結晶（２４）とを含む，
量子鍵配送システム。
A first photon source (11) for generating a first photon and a second photon having a shorter wavelength than the first photon;
A first asymmetric Mach-Zehnder interferometer (12) on which the first photons generated from the first photon source (11) are incident;
A first polarization that gives a time delay corresponding to the polarization to the second photon generated from the first photon generation source (11), and obtains a first double photon derived from the second photon. A time delay giving device (13);
A second photon source (14) for generating a third photon having a wavelength equal to that of the first photon and a fourth photon having a wavelength equal to that of the second photon;
A second asymmetric Mach-Zehnder interferometer (15) on which the third photon generated from the second photon source (14) is incident;
Second polarized light that gives a time delay corresponding to polarization to the fourth photon generated from the second photon generation source (14), and obtains a second double photon derived from the fourth photon. A time delay giving device (16);
A bell measurement device (17) for measuring the first double photon and the second double photon;
A quantum key distribution system including
The first photon generation source (11) down-converts the first light source (21) that generates continuous light in the near ultraviolet region or the visible region and the continuous light from the first light source (21), A first nonlinear optical crystal (22) for obtaining photons in the infrared region from the visible region,
The second photon generation source (14) down-converts the second light source (23) that generates continuous light in the near ultraviolet region or the visible region and the continuous light from the second light source (23), A second nonlinear optical crystal (24) for obtaining photons in the infrared region from the visible region,
Quantum key distribution system.
前記第１の光子が入射し，分岐する分岐部（３１）と，
前記分岐部（３１）で分離した一方の光子が伝搬する第１のアーム（３２）と，
前記分岐部（３１）で分離した残りの光子が伝搬するアームであって，前記第１のアーム（３２）とは光路長が異なり，これにより前記第１のアーム（３２）を伝搬した光子に対し，時間遅延を与えた光子を出力できる第２のアーム（３３）と，
を有する，
請求項１に記載の量子鍵配送システム。
The first asymmetric Mach-Zehnder interferometer (12) is:
A branch (31) where the first photon is incident and branches;
A first arm (32) through which one photon separated by the branch (31) propagates;
The remaining photons separated by the branching portion (31) are propagated in an arm, and the optical path length is different from that of the first arm (32), so that the photons propagated through the first arm (32) On the other hand, a second arm (33) capable of outputting a photon with a time delay;
Have
The quantum key distribution system according to claim 1.
前記第２の光子が入射する偏光調整器（４１）と，
前記偏光調整器（４１）からの光子を偏光面に応じて分離する第１の偏光ビームスプリッタ（４２）と，
前記第１の偏光ビームスプリッタ（４２）により偏光分離された残りの光子に，前記第１の偏光ビームスプリッタ（４２）により偏光分離された一方の光子に対して，時間遅延を与える第１の時間遅延付与装置（４５）と，
前記第１の偏光ビームスプリッタ（４２）により偏光分離された一方の光子と，前記第１の時間遅延付与装置（４５）を経た残りの光子とが入射する第２の偏光ビームスプリッタ（４３）と，
を含む，
請求項１に記載の量子鍵配送システム。
The first polarization / time delay applying device (13) includes:
A polarization adjuster (41) on which the second photon is incident;
A first polarization beam splitter (42) for separating photons from the polarization adjuster (41) according to a polarization plane;
A first time giving a time delay to the remaining photons polarized and separated by the first polarizing beam splitter (42) with respect to one photon polarized and separated by the first polarizing beam splitter (42) A delay applying device (45);
A second polarization beam splitter (43) on which one photon polarized and separated by the first polarization beam splitter (42) and the remaining photon that has passed through the first time delay applying device (45) are incident; ,
including,
The quantum key distribution system according to claim 1.
前記第１の２連光子及び前記第２の２連光子が入射する光子分離装置と，
前記光子分離装置で分離された２連光子を測定する単一光子測定器と，
を有する，
請求項１に記載の量子鍵配送システム。
The bell measuring device (17)
A photon separation device on which the first double photon and the second double photon are incident;
A single photon measuring device for measuring double photons separated by the photon separating device;
Have
The quantum key distribution system according to claim 1.
前記第１の２連光子及び前記第２の２連光子が入射する狭帯域フィルタ（５１）と，
前記狭帯域フィルタを経た光子対が入射する光子分離装置（５２）と，
前記光子分離装置で分離された２連光子を測定する単一光子測定器（５３）と，
を有する，
請求項１に記載の量子鍵配送システム。
The bell measuring device (17)
A narrow band filter (51) on which the first double photon and the second double photon are incident;
A photon separation device (52) on which a pair of photons having passed through the narrow band filter is incident;
A single photon measuring device (53) for measuring double photons separated by the photon separating device;
Have
The quantum key distribution system according to claim 1.
前記第１の偏光・時間遅延付与装置（１３）により与えられる遅延時間，
前記第２の非対称マッハツェンダー干渉計（１５）により与えられる遅延時間，及び
前記第２の偏光・時間遅延付与装置（１６）により与えられる遅延時間は，
同じ値である，
請求項１に記載の量子鍵配送システム。 A delay time provided by the first asymmetric Mach-Zehnder interferometer (12),
A delay time given by the first polarization / time delay applying device (13);
The delay time given by the second asymmetric Mach-Zehnder interferometer (15) and the delay time given by the second polarization / time delay applying device (16) are:
The same value,
The quantum key distribution system according to claim 1.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020083034A1 (en) * | 2018-10-26 | 2020-04-30 | 科大国盾量子技术股份有限公司 | System and method for polarization control based on straight waveguide modulator, and quantum key distribution system |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103297226B (en) * | 2013-06-03 | 2016-03-23 | 浙江工商大学 | A kind of controlled bidirectional quantum safety direct communication method without information leakage |
| CN105024809B (en) * | 2015-07-22 | 2018-05-04 | 上海交通大学 | Long range continuous variable quantum key delivering method based on Gaussian modulation coherent state |
| CN109962771B (en) * | 2017-12-14 | 2024-03-12 | 科大国盾量子技术股份有限公司 | Silicon-based monolithic integrated quantum key distribution receiver chip |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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