【手続補正書】
【提出日】平成19年11月5日(2007.11.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信リンクを通して第一の場所から第二の場所へ量子暗号化されたデータと古典的なデータとを伝送するための方法であり、
第一の伝送チャネルを含む複数の独立な伝送チャネルを通して古典的な第一のデータを同時に伝送するステップ；
送信対象である第二のデータで光波を量子暗号化するステップ；
量子暗号化された光波を前記第一の場所で前記第一の伝送チャネルに結合させるステップ；
前記第一の伝送チャネルを通して前記第二の場所へ前記量子暗号化された光波を伝送するステップ；及び、
前記量子暗号化された光波を前記第二の場所で復号し、前記第二のデータを復元するステップ；
を有するデータ伝送方法。
【請求項２】
前記通信リンクが、光ファイバのリンク、自由空間のリンク、又は、自由空間の部分を含む光ファイバのリンクである、請求項１に記載のデータ伝送方法。
【請求項３】
前記通信リンクが波長分割多重リンクであり、前記第一の伝送チャネルが、複数の波長のうち、いずれか一つの波長で情報を伝送する、請求項１に記載のデータ伝送方法。
【請求項４】
前記量子暗号化された光波と、暗号化されていない情報を載せた光波とが異なるデータレートで、前記第一の伝送チャネルを通して伝送される、請求項３に記載のデータ伝送方法。
【請求項５】
前記第一の伝送チャネルが光ファイバ伝送チャネルであり、前記第一の場所と前記第二の場所との間でインライン式の増幅器に入出力される、請求項１に記載のデータ伝送方法。
【請求項６】
量子暗号化された光波を、前記第一の場所若しくは前記第二の場所、又はその両方で増幅するステップ、を有する、請求項１に記載のデータ伝送方法。
【請求項７】
企業や公共のネットワーク、及び、短距離や長距離のネットワーク、を含む、全種類のネットワークで実施され、かつ、根底にあるソフトウェア上のプロトコルには依存しない、請求項１に記載のデータ伝送方法。
【請求項８】
波長分割多重方式の光通信リンクを通して第一の場所から第二の場所へ暗号化データを伝送するための方法であり、
送信対象である古典的な第一のデータで光波を変調するステップ；
送信対象である第二のデータで光波を量子暗号化するステップ；
前記第一のデータを載せた光波と前記第二のデータで量子暗号化された光波とを前記第一の場所で前記光通信リンクに多重化するステップ；
前記光通信リンクを通して前記第二の場所へ、前記量子暗号化された光波を伝送するステップ；
前記量子暗号化された光波と暗号化されていない光波との両方をインライン式の増幅器で増幅するステップ；及び、
前記量子暗号化された光波を前記第二の場所で復号し、前記第二のデータを復元するステップ；
を有するデータ伝送方法。
【請求項９】
前記増幅器がエルビウムドープ光ファイバ増幅器であり、量子暗号化された光波と暗号化されていない光波との両方が同じ増幅器で増幅される、請求項８に記載のデータ伝送方法。
【請求項１０】
光通信チャネルを通して第一の場所から第二の場所へ暗号化データを伝送するための方法であり、
複数のビットから成る共用の秘密鍵を拡張して拡張鍵を生成するステップ；
所定のビット値の符号化に利用される光子数の平方根より大きい数をＭとするとき、前記第二の場所へ伝送されるべき各ビットについてＭ種類の量子状態の中から基底を一つずつ選択するための実行鍵を、前記拡張鍵に基づいて生成するステップ；
選択された基底で光波を変調し、前記伝送されるべきビットの列で前記光波を暗号化するステップ；
前記光通信チャネルを通して前記第二の場所へ、変調された前記光波を伝送するステップ；
前記第二の場所で、前記秘密鍵と同じ共用の秘密鍵を拡張して拡張鍵を生成するステップ；
前記光通信チャネルを通して伝送された前記変調された光波を前記第二の場所で受信するステップ；
前記第二の場所で、受信された前記光波を前記拡張鍵に基づいて復号するステップ；及び、
前記第二の場所で、復号された前記光波を復調して解読し、前記ビットの列を復元するステップ；
を有するデータ伝送方法。
【請求項１１】
前記実行鍵が、重複することなく連続している前記拡張鍵のグループである、請求項１０に記載のデータ伝送方法。
【請求項１２】
前記ビットの列を復元するステップが、受信された前記光波の示す各ビットを前記拡張鍵の関数とみなしてフリップさせるステップを含む、請求項１０に記載のデータ伝送方法。
【請求項１３】
前記拡張鍵を所定の関数で変換し、変換された拡張鍵を生成するステップ、
前記変換された拡張鍵を利用して前記実行鍵を生成するステップ、
前記第二の場所で前記拡張鍵を所定の関数で変換し、変換された拡張鍵を生成するステップ、及び、
前記第二の場所で前記変換された拡張鍵を用い、受信された光波を復号するステップ、
を更に有する、請求項１０に記載のデータ伝送方法。
【請求項１４】
前記変換された拡張鍵を生成するステップでは、前記拡張鍵を互いに重ならない複数のブロックに分け、前記複数のブロックを複数の異なるビット列に一対一で変換する、請求項１３に記載のデータ伝送方法。
【請求項１５】
前記Ｍ種類の量子状態が位相の異なる状態に対応し、前記ビットが前記Ｍ種類の量子状態間の位相差で定義される、請求項１０に記載のデータ伝送方法。
【請求項１６】
前記ビットの列を復元するステップが、前記位相差を前記拡張鍵の関数とみなして前記受信された光波の示す各ビットをフリップさせるステップ、を含む、請求項１５に記載のデータ伝送方法。
【請求項１７】
差動位相遷移変調（ＤＰＳＫ）による符号化規則を利用し、前記基底の位相状態が伝送された否かを決める、請求項１５に記載のデータ伝送方法。
【請求項１８】
偏光無依存の復号器とその後段に続く偏光無依存の復調器とによって前記光波を復調するステップを含む、請求項１５に記載のデータ伝送方法。
【請求項１９】
前記光波を復調するステップが、前記復調器を光サーキュレータと干渉計とで形成し、前記復号器によって復号された光波を前記復調器に対して印加するステップ、を含む、請求項１８に記載のデータ伝送方法。
【請求項２０】
データが複数の独立なチャネルを同時に流れ、同じ古典的なデータが複数のチャネルを通して伝送される光通信リンクに前記光通信チャネルを形成する、請求項１０に記載のデータ伝送方法。
【請求項２１】
波長分割多重方式の多重化器を利用して前記変調された光波を前記光通信チャネルに結合させ、古典的なデータを載せた通常の光波に前記変調された光波を多重化するステップ、を更に有する、請求項２０に記載のデータ伝送方法。
【請求項２２】
前記光通信リンクが波長分割多重ネットワークを含む、請求項２０に記載のデータ伝送方法。
【請求項２３】
前記変調された光波を前記波長分割多重ネットワークに結合させる前に、前記第一の場所で前記変調された光波を光増幅器によって増幅するステップを有する、請求項２２に記載のデータ伝送方法。
【請求項２４】
前記変調された光波と暗号化されていない光波とを前記第一の場所から前記第二の場所へ伝送される間に増幅するステップを有する、請求項２０に記載のデータ伝送方法。
【請求項２５】
選択された送信対象の状態を、光符号化に使用される量子状態生成器への入力前に、作為的にランダム化する、請求項１０に記載のデータ伝送方法。
【請求項２６】
状態の作為的なランダム化が、アナログ式又はデジタル式の乱数生成器又は疑似乱数生成器によって実行される、請求項２５に記載のデータ伝送方法。
【請求項２７】
前記変調された光波を前記第一の場所から前記第二の場所へ伝送する間にインライン式に増幅するステップ、を有する、請求項１０に記載のデータ伝送方法。
【請求項２８】
前記変調された光波を、前記第一の場所若しくは前記第二の場所、又はその両方で増幅するステップ、を有する、請求項１０に記載のデータ伝送方法。
【請求項２９】
前記光波を復号するステップが、
位相を９０°回転させるように向きづけられた状態で偏波維持光ファイバによって縦続接続された一対の光位相変調器を含む、偏光無依存のＭ重復号器を利用するステップであり、駆動電圧信号を二等分して前記一対の光位相変調器のそれぞれに対して一つずつ印加するステップ、
を含む、請求項１０に記載のデータ伝送方法。
【請求項３０】
光通信チャネルを通して第一の場所から第二の場所へデータを伝送するための方法であり、
複数のビットから成る共用の秘密鍵を用い、変換された拡張鍵を生成するステップ；
所定のビット値の符号化に利用される光子数の平方根より大きい数をＭとするとき、符号化されたバイナリメッセージと前記変換された拡張鍵とを用い、Ｍ種類の量子状態の中から基底を選択するステップ；
選択された量子状態を用いて量子状態生成器を制御し、時間モードで暗号化された光信号を生成するステップ；
前記光通信チャネルを通して伝送された前記光信号を受信器で受信するステップ；
前記受信器で、前記秘密鍵と同じ共用の秘密鍵を用い、変換された拡張鍵を生成するステップ；
前記受信器で、前記変換された拡張鍵を用いて光位相変調器を駆動し、前記光信号を光学的に復号するステップ；
前記受信器で、復号された前記光信号を復調するステップ；及び、
前記受信器で、復調された前記光信号を解読するステップ；
を有するデータ伝送方法。
【請求項３１】
通信チャネルを通して第一の場所から第二の場所へデータを伝送するための方法であり、
複数ビットの秘密鍵を拡張し、前記秘密鍵より実質的に長い、複数ビットの拡張鍵を生成するステップ；
前記拡張鍵をｒビットずつ複数のブロックに分割し、各ブロックを実行鍵とするステップ；
所定のビット値の符号化に利用される光子数の平方根より大きい数をＭとするとき、前記第一の場所で偏光モードのコヒーレント状態をＭ種類生成し、前記実行鍵を用いて前記偏光モードのコヒーレント状態を所定数変調し、複数ビットの情報を載せた光信号を生成することにより、送信対象のデータを暗号化するステップ；
前記通信チャネルを通して前記第一の場所から前記第二の場所へ前記光信号を伝送するステップ；並びに、
前記第二の場所で前記光信号を復号するステップであり、
前記第二の場所で、前記秘密鍵と同じ秘密鍵を拡張し、前記秘密鍵より実質的に長い拡張鍵を生成すること、
前記拡張鍵をｒビットずつ複数のブロックに分割し、各ブロックを実行鍵とすること、
受信された偏光状態に対してユニタリー変換を前記拡張鍵に従って行い、前記光信号の生成に利用された拡張鍵によって決まる位相差を導入すること、及び、
受信された前記光信号を処理して前記通信チャネルに起因する偏光方向の回転を補償することにより、前記位相差が導入された後での第一の偏光モードと第二の偏光モードとの間の位相差を０又はπラジアンとし、それぞれを前記拡張鍵に従って論理ビット１又は０に対応させること、
を含むステップ；
を有するデータ伝送方法。
【請求項３２】
前記通信チャネルが導光体である、請求項３１に記載のデータ伝送方法。
【請求項３３】
前記光信号を前記第一の場所から前記第二の場所へ伝送する間に増幅するステップ、を有する、請求項３１に記載のデータ伝送方法。
【請求項３４】
通信チャネルを通して第一の場所から第二の場所へ暗号化データを伝送するためのシステムであり、
前記システムは、前記第一の場所に送信器を含み、前記第二の場所に受信器を含み、
前記送信器は、
拡張鍵を生成する鍵拡張器；及び、
所定のビット値の符号化に利用される光子数の平方根より大きい数に等しい種類の量子状態を生成し、前記拡張鍵と、前記第二の場所へ送信されるべきビット列とに応じ、前記通信チャネルを通して前記第二の場所へ送信するための、時間モードで暗号化された光信号を前記量子状態から生成する量子状態生成器；
を含み、
前記受信器は、
前記通信チャネルを通して伝送された前記光信号を受信し、復号信号に応じて前記光信号を光学的に復号する光位相変調器；
前記拡張鍵と同じ拡張鍵を生成し、前記拡張鍵に応じて前記復号信号を生成する鍵拡張器；及び、
復号された前記光信号に応じて前記ビット列を復元する復号器；
を含む、データ伝送システム。
【請求項３５】
前記送信器が、前記光信号を前記第一の場所で増幅するための光増幅器、を含む、請求項３４に記載のデータ伝送システム。
【請求項３６】
前記受信器が、前記光信号を前記第二の場所で増幅するための光増幅器、を含む、請求項３４に記載のデータ伝送システム。
【請求項３７】
前記復号器が、干渉計をベースにした復調器、を含む、請求項３４に記載のデータ伝送システム。
【請求項３８】
前記光位相変調器が、縦続接続された第一の位相変調器と第二の位相変調器、を含む、請求項３４に記載のデータ伝送システム。