(57)【要約】【課題】受信者によってＰ０（コイン投げによって送信者と受信者がコインの表に対応するビット値を共有する確率）を変化させることができる範囲を、任意に小さくすることができる暗号通信システムを提供する。【解決手段】量子状態生成部で、エンタングルした状態にある複数の量子ビットを生成し、受信者端末装置へと送信する。受信者端末装置は、乱数発生部により乱数を発生させて送信者端末装置へと送信する。送信者端末装置の量子ビット選別部は、受信者端末装置へ送信されていない量子ビットに対し、前記乱数に基く異なる量子測定を行い、該量子測定の結果と前記乱数とに基づいて１つの量子ビットを選出する。選出されなかった量子ビットの一部は受信者端末装置へと送る。また、量子ビット選別部によって選び出された１つの量子ビットに対して量子測定を行ってコインの表裏に対応するビット値を得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
量子通信路を介して接続された送信者端末装置と受信者端末装置との間で、コイン投げ方法の暗号プロトコルを用いて通信する暗号通信システムであって、
前記送信者端末装置において、エンタングルした量子状態にある複数の量子ビットを生成する量子状態生成部と、
前記送信者端末装置において、前記生成した量子ビットの一部を、前記量子通信路を介して前記受信者端末装置に送信する第１の量子ビット送信部と、
前記受信者端末装置において、乱数を発生させると共に、該発生した乱数を前記送信者端末装置に送信する乱数発生部と、
前記送信者端末装置において、前記第１の量子ビット送信部を介して前記受信者端末装置に送信されていない量子ビットに対して、前記乱数に基づいて異なる量子測定を行い、前記量子測定の結果と前記乱数とに基づいて１つの量子ビットを選出する量子ビット選別部と、
前記送信者端末装置において、前記量子ビット選別部で選出されなかった量子ビットの一部を、前記量子通信路を介して前記受信者端末装置に送信する第２の量子ビット送信部と、
を備えたことを特徴とする暗号通信システム。
【請求項２】
前記受信者端末装置において、前記送信者端末装置から前記量子通信路を介して送信された前記量子ビットの量子状態を検証することで、前記送信者端末装置の不正を検出することを特徴とする請求項１記載の暗号通信システム。
【請求項３】
前記送信者端末装置において、前記量子ビット選別部を介して選別された１つの量子ビットを量子測定し、該測定結果をコイン投げの表裏結果とすることを特徴とする請求項１記載の暗号通信システム。
【請求項４】
前記受信者端末装置において、前記量子ビット選別部を介した前記選別結果から一意に決まる１つの量子ビットを量子測定し、該測定結果をコイン投げの表裏結果とすることを特徴とする請求項１記載の暗号通信システム。
【請求項５】
前記第１の量子ビット送信部と、前記第２の量子ビット送信部とは、共通の通信手段として構成されていることを特徴とする請求項１記載の暗号通信システム。
【請求項６】
量子通信路を介して接続された送信者端末装置と受信者端末装置との間で、コイン投げ方法の暗号プロトコルを用いて通信する暗号通信方法であって、
前記送信者端末装置が、エンタングルした量子状態にある複数の量子ビットを生成する量子状態生成ステップと、
前記生成した量子ビットの一部を、前記量子通信路を介して前記受信者端末装置に送信する前記送信者端末装置における第１の量子ビット送信ステップと、
乱数を発生させると共に、該発生した乱数を前記送信者端末装置に送信する前記受信者端末装置における乱数発生ステップと、
前記第１の量子ビット送信ステップを介して前記受信者端末装置に送信されていない量子ビットに対して、前記乱数に基づいて異なる量子測定を行い、前記量子測定の結果と前記乱数とに基づいて１つの量子ビットを選出する前記送信者端末装置における量子ビット選別ステップと、
前記量子ビット選別部で選出されなかった量子ビットの一部を、前記量子通信路を介して前記受信者端末装置に送信する前記送信者端末装置における第２の量子ビット送信ステップと、
を有することを特徴とする暗号通信方法。
【請求項７】
前記受信者端末装置において、前記送信者端末装置から前記量子通信路を介して送信された前記量子ビットの量子状態を検証することで、前記送信者端末装置の不正を検出することを特徴とする請求項６記載の暗号通信方法。
【請求項８】
前記送信者端末装置において、前記量子ビット選別ステップを介して選別された１つの量子ビットを量子測定し、該測定結果をコイン投げの表裏結果とすることを特徴とする請求項６記載の暗号通信方法。
【請求項９】
前記受信者端末装置において、前記量子ビット選別部を介した前記選別結果から一意に決まる１つの量子ビットを量子測定し、該測定結果をコイン投げの表裏結果とすることを特徴とする請求項６記載の暗号通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は暗号通信システム及び暗号通信方法に係り、特に、コインの表と裏に対応するランダムな１ビットの値を、送信端末装置側と受信端末装置側とで共有する暗号プロトコルを使用した暗号通信システム及び暗号通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネット網の普及（とりわけネットバンキングやネット証券の普及）に呼応し、セキュリティ強化の要求が強まるに連れて、暗号通信システムの重要性が高まっている。
この暗号通信システムの分野では、既に様々な暗号プロトコルが開発されているが、近年は、ビットコミットメント方式が開発されており、その最も新しい技術として、量子コイン投げプロトコルが注目されている。
【０００３】
以下、文献情報を参照して、暗号通信システムのキーテクノロジーである暗号プロトコル技術の背景について述べる。
この分野では、例えば、非特許文献１には、コインの表と裏に対応するランダムな１ビットの値ｃを、送信者と受信者の間で共有する暗号プロトコルが開示されている。この場合、コインの表をｃ＝０に対応させ、コインの裏をｃ＝１に対応させるものとしている。また、コイン投げによって送信者と受信者がｃ＝０（コインの表に対応）のビット値を共有する確率をＰ０で表している。このコイン投げプロトコルでは、送信者と受信者の両方が不正を働いていなければＰ０＝１／２である。
【０００４】
一般に、安全なコイン投げプロトコルとは、送信者もしくは受信者のどちらか一方が不正を働いたとしても、前記のＰ０が１／２もしくは１／２に十分近い値であるようなプロトコルである。コイン投げプロトコルは、非特許文献２において解説されているように、プライバシー保護という観点に重点をおいた電子投票や電子現金と密接に関係したマルチパーティプロトコルの１つであり、様々な暗号アプリケーションを構成する為の基本となる暗号プロトコルの１つである。  
【０００５】
この非特許文献２には、前述のビットコミットメントを用いてコイン投げプロトコルを実現する方法が記載されている。また、非特許文献２で解説されているように、ビットコミットメントは一方向性関数を用いて実現することも可能である。この一方向性関数とは逆関数の計算が困難な関数であり、因数分解などの計算が困難な数学的問題を利用して構成することができる。また、任意の一方向性関数は、Goldreich-Levinの定理により、簡単な変換によってハードコア述語を持つことが知られている。従って、このような一方向性関数を用いることによって安全なコイン投げプロトコルを実現できるが、このようにして実現したコイン投げプロトコルは、大きな素数の場合は因数分解などの計算が困難であることに安全性の根拠をおいている。
【０００６】
しかしながら、このような計算量的に安全性を確保するコイン投げプロトコル手段にあっては、送信者あるいは受信者が高い計算能力を有する計算機を所持していた場合、計算の困難性に打ち勝って、コイン投げの結果を意図的に操作することができてしまうという問題点があり、よって、計算の困難性に依拠しないコイン投げの方法が望まれる。
このため、非特許文献３、非特許文献４、非特許文献５、非特許文献６、及び非特許文献７では、光子の水平偏光状態と垂直偏光状態のような量子力学的な状態を「０」及び「１」に対応させた量子ビットを用いて種々の情報処理を行う技術（いわゆる量子情報処理技術を用いて、量子力学の物理法則に安全性の根拠を置くコイン投げの方法）が提案されている。
【０００７】
なお、例えば、特許文献１には、送信装置において、所定の量子力学的状態を有する複数の粒子乃至は粒子系を用いて２ビット情報を符号化し、この符号化された複数の情報キャリアを受信装置に送信し、受信装置側で該情報キャリアを１ビットずつ測定することによって解読された結果を受信装置に応答し、受信装置側で該応答結果と元の情報キャリアとを照合することで送信情報の信頼性を確保する技術が開示されている。
【０００８】
また、例えば、特許文献２には、受信側と送信側とで個別にパリティ検査行列を生成し、送信側において、該パリティ検査行列と送信データとに基づいて生成した誤り訂正情報を送信データと共に受信側に送信し、受信側において、量子通信路上の光子の測定結果として得られる確率情報付きの受信データを該誤り訂正情報を用いて訂正することで元の送信データを推定し、この推定結果を共有情報とする量子鍵配送方法が開示されている。
【０００９】
また、例えば、特許文献３には、送信端末装置が、送信すべき１ビットの情報を同一の２つの量子状態に符号化し、これを受けた受信端末装置が、この２つの量子状態のいずれか一方をアト・ランダムに選択して復号化することで１／２の確率で前記１ビットの情報を取得し、上記のいずれかの端末装置が、コイン投げプロトコルの結果に応じて、前記の復号化を行わなかった方の量子状態の検証を行うことで不正を検出する紛失通信方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−２９８５７０号公報
【特許文献２】特開２００４−２７４４５９号公報
【特許文献３】特開２００９−９４６２４号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】M. Blum, Proceedings of the IEEE Spring Computer Conference (IEEE, New York, 1982), p. 133
【非特許文献２】岡本龍明・山本博資著、「シリーズ／情報科学の数学  現代暗号」 (産業図書、1997)
【非特許文献３】A.Ambainis,J.Comput.Syst.Sci.,Vol.68,p.398(2004)
【非特許文献４】D.Aharonov,A.Ta-Shma,U. V.Vazirani,andA.Yao,Proceedings of the 32nd ACM Symposium on Theory of Computing(ACM,New York,2000),p.705
【非特許文献５】P.W.Spekkens and T.Rudolph,Phys.Rev.Lett.,Vol.89,p.227901 (2002)
【非特許文献６】C.Mochon,Proceedings of the 45th IEEE Symposium on Fundation of Computer Science(IEEE Computer Society, Washington DC,2004),p.2
【非特許文献７】R.Colbeck,Phys.Lett.A,Vol.362,p.390(2007)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記背景技術で述べた既知の暗号通信システム及び暗号通信方法にあっては、例えば、前述の非特許文献７に記載されているコイン投げ方法の場合、送信者が不正を働いた場合に、前記のＰ０を１／４以上、３／４以下の範囲内で意図的に変化させることができるが、受信者はこの不正を確率的に検知できるという特徴を持っている。即ち、送信者は検知されることなく不正にＰ０を変化させることができなくなるという優れた特徴を持っている。
しかしながら、前述の非特許文献７に記載されている技術だけでは、受信者が不正を働いた場合には、前記のＰ０を１／４以上、３／４以下の範囲内で自由に変化させることができてしまうという問題点がある。
【００１３】
なお、前述の特許文献１〜３に開示されている各技術は、送信者端末と受信者端末が量子通信路と通信路で接続されたシステムであることと、送信者端末装置が複数の量子ビットを生成し、該量子ビットの一部を受信者端末へ送信することまでは本発明との一致点が見られるが、本発明のように、受信者端末装置が、乱数Ｒoを送信者端末装置へ送信し、送信者端末装置は、未送信の量子ビットに対して該乱数Ｒoに基づいて量子測定を行うことで１つの量子ビットを選別すると共に該選別された１つの量子ビットを量子測定することで表裏を決定するものではない。また、前述の特許文献１〜３に開示の各技術は、本発明のように、送信者端末装置で選別されなかった量子ビットの一部を量子通信路を介して受信者端末装置へ送信し、受信者端末装置で送信された量子ビットの量子状態を検証して送信者端末装置の不正を検知するものではない。
【００１４】
本発明は、上述したような既知の技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、送信者は検知されることなく不正を働くことはできないという既知のコイン投げ方法の優れた特徴を保持すると共に、受信者によってＰ０（コイン投げによって送信者と受信者がｃ＝０（コインの表に対応）のビット値を共有する確率）を変化させることができる範囲を、任意に小さくすることを可能にして、よりセキュリティを強化した安全な暗号通信システム及び暗号通信方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の課題を解決するために、本発明の暗号通信システムは、量子通信路を介して接続された送信者端末装置と受信者端末装置との間で、コイン投げ方法の暗号プロトコルを用いて通信する暗号通信システムであって、前記送信者端末装置において、エンタングルした量子状態にある複数の量子ビットを生成する量子状態生成部と、前記送信者端末装置において、前記生成した量子ビットの一部を、前記量子通信路を介して前記受信者端末装置に送信する第１の量子ビット送信部と、前記受信者端末装置において、乱数を発生させると共に、該発生した乱数を前記送信者端末装置に送信する乱数発生部と、前記送信者端末装置において、前記第１の量子ビット送信部を介して前記受信者端末装置に送信されていない量子ビットに対して、前記乱数に基づいて異なる量子測定を行い、前記量子測定の結果と前記乱数とに基づいて１つの量子ビットを選出する量子ビット選別部と、前記送信者端末装置において、前記量子ビット選別部で選出されなかった量子ビットの一部を、前記量子通信路を介して前記受信者端末装置に送信する第２の量子ビット送信部と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の暗号通信方法は、量子通信路を介して接続された送信者端末装置と受信者端末装置との間で、コイン投げ方法の暗号プロトコルを用いて通信する暗号通信方法であって、前記送信者端末装置が、エンタングルした量子状態にある複数の量子ビットを生成する量子状態生成ステップと、前記生成した量子ビットの一部を、前記量子通信路を介して前記受信者端末装置に送信する前記送信者端末装置における第１の量子ビット送信ステップと、乱数を発生させると共に、該発生した乱数を前記送信者端末装置に送信する前記受信者端末装置における乱数発生ステップと、前記第１の量子ビット送信ステップを介して前記受信者端末装置に送信されていない量子ビットに対して、前記乱数に基づいて異なる量子測定を行い、前記量子測定の結果と前記乱数とに基づいて１つの量子ビットを選出する前記送信者端末装置における量子ビット選別ステップと、前記量子ビット選別部で選出されなかった量子ビットの一部を、前記量子通信路を介して前記受信者端末装置に送信する前記送信者端末装置における第２の量子ビット送信ステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明の暗号通信システムによれば、送信者端末装置が不正を働いた場合には、その不正は受信者端末装置によって検知可能であり、かつ、受信者端末装置がＰ０ （コイン投げによって送信者と受信者がｃ＝０（コインの表に対応）のビット値を共有する確率）を不正に変化させることができる範囲を任意に小さくすることができるので、送信者端末装置と受信者端末装置のどちら側においても、不正を検知されることなくして不正を働くことができないように構成できる。よって、より厳格なコイン投げ方法を採用した暗号通信システムを提供できる効果が有る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る暗号通信システムの全体構成を示す構成図である。
【図２】本実施形態に係る暗号通信システムにおけるコイン投げ方法を説明するためのフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の暗号通信システム及び暗号通信方法では、送信者端末装置が、エンタングルした量子状態にある複数の量子ビットを生成し、前記生成した量子ビットの一部を、量子通信路を介して受信者端末装置に送信する。
また、受信者端末装置が、乱数を発生させて、該乱数を送信者端末装置に送信し、送信者端末装置が、受信者端末装置に送信していなかった量子ビットに対し、前記乱数に基づいて異なる量子測定を行い、該量子測定の結果と前記乱数とに基づいて１つの量子ビットを選出し、送信者端末装置が、該選出しなかった量子ビットの一部を量子通信路を介して受信者端末に送信する。
【００２０】
（本発明の原理）
本発明のコイン投げ方法において、送信者端末装置側が不正に前記のＰ０ を変化させるには、不正規な量子状態生成手段を用いて正規とは異なる量子状態を生成するか、もしくは、不正規な量子ビット選別手段を用いて不正規に量子ビットを選別するかの、いずれかの手段しか有り得ないが、このような不正を行うと、不正の痕跡が量子状態の変化として残ってしまう。ところが、量子ビット選別手段は受信者端末装置が生成する乱数に基づいているため、送信者端末装置は選別結果を完全に操作することはできない。よって、受信者端末装置は、送信者端末装置より送信された量子ビットの量子状態を量子検証手段を用いて検証することで、送信者端末装置の不正を検知することができる。
【００２１】
一方、受信者端末が不正にＰ０（コイン投げによって送信者と受信者がｃ＝０（コインの表に対応）のビット値を共有する確率）を変化させるためには、不正規な乱数生成手段を用い、生成する乱数を意図的に操作し、送信者端末の量子ビット選別手段の選別結果を意図的に操作するしかない。しかし、本発明における量子ビット選別手段は、受信者端末装置が生成する乱数だけでなく、送信者端末装置の量子測定の結果にも基づいている。このように、量子ビット選別手段が量子測定の結果にも基づいている点において、本発明のコイン投げ方法は、前述の非特許文献７のコイン投げ方法とは明確に異なるものである。
【００２２】
一般に量子測定の結果はアト・ランダムにしか決まらないため、量子ビット選別手段が量子測定の結果に強く依存すればする程、受信者端末装置が不正な乱数を通して選別結果を意図的に操作できる可能性は低くなり、その結果として、受信者端末装置が前記のＰ０ を不正に変化させることができる範囲は狭くなる。
【００２３】
以下、本発明の暗号通信システム及び暗号通信方法の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る暗号通信システムの全体構成を示す構成図である。
同図において、本実施形態の暗号通信システムは、送信者端末１０と受信者端末２０とが通信路３０と量子通信路４０を介して接続されたものである。
送信者端末１０は、量子状態生成部１１と、第１の量子通信部１２と、第２の量子通信部１３と、量子ビット選別部１４とを備え、また、受信者端末２０は、第３の量子通信部２１と、乱数発生部２２とを備える。
【００２４】
さらに、送信者端末１０は、表裏決定部１５を備えていても良く、受信者端末２０は量子状態検証部２３と、第２の表裏決定部２４とを備えていても良い。なお、この量子状態検証部２３には、既成の回路や方法を充当することができる。
【００２５】
以下、本実施形態の暗号通信システムが有する各構成要素の機能について説明する。
量子状態生成部１１は、エンタングルした量子状態にある量子ビットを生成する。
第１量子通信部１２は、量子状態生成部１１によって生成された量子ビットの一部を、量子通信路４０を介して受信者端末２０に送信する。
量子ビット選別部１４は、量子状態生成部１１によって生成された量子ビットのうち、第１量子通信部１２によって受信者端末装置２０へ送信されなかった量子ビットに対して、乱数発生部２２によって生成された乱数に基づいた異なる量子測定を行い、その測定結果と前記乱数に基づいて１つの量子ビットを選別する。
【００２６】
第２量子通信部１３は、量子ビット選別部１４によって選別されなかった量子ビットの一部を、量子通信路４０を介して受信者端末装置２０に送信する。  
表裏決定部１５は、量子ビット選別部１４によって選別された１つの量子ビットに対して、量子測定を行い、その結果をコインの表裏結果として決定する。
量子通信部２１は、送信者端末装置１０から量子通信路４０を介して送信される量子ビットを受信する。
量子検証部２３は、量子通信部２１によって受信した量子ビットの状態を検証することにより、送信者端末装置１０の不正を検知する。  
【００２７】
第２の表裏決定部２４は、量子ビット選別部１４の選別結果から一意に決まる１つの量子ビットに対して量子測定を行い、その結果をコインの表裏結果として決定する。
図２は、本実施形態に係る暗号通信システムにおけるコイン投げ方法を説明するためのフローチャート図である。
なお、以下では、量子ビットにおける直交状態を、｜０＞と、｜１＞とで表すものとし、ＡとＢの２つの量子ビットにおけるエンタングルした状態を、｜ΦAB＞＝（｜０A ＞｜０B ＞＋｜１A ＞｜１B ＞）／√２とする。また、Ｎを２以上の整数とする。
【００２８】
（ステップａ１）
まず、ステップａ１では、送信者端末装置１０の量子状態生成部１１により、エンタングルした量子状態にある４Ｎ個の量子ビットを生成する。以下、この４Ｎ個の量子ビットを、 A(1,0) 、A(1,1)、A(2,0)、A(2,1)、... 、A(N,0)、A(N,1)、 B(1,0) 、B(1,1)、B(2,0)、B(2,1)、... 、B(N,0)、B(N,1)で表し、これらの量子ビットは、全体として｜Ψ＞＝｜ΦA(1,0)B(1,0)＞｜ΦA(1,1)B(1,1)＞｜ΦA(2,0)B(2,0)＞｜ΦA(2,1)B(2,1)＞... ｜ΦA(N,0)B(N,0)＞｜ΦA(N,1)B(N,1)＞のエンタングルした量子状態にあるものとする。
（ステップａ２）
次に、ステップａ２では、送信者端末装置１０の第１量子通信部１２により、 B(1,0) 、B(1,1)、B(2,0)、B(2,1)、... 、B(N,0)、B(N,1)の２Ｎ個の量子ビットを、量子通信路４０を介して受信者端末装置２０に送信する。
【００２９】
（ステップａ３）
次に、ステップａ３では、受信者端末装置２０は、送信者端末装置１０から送信されてきた量子ビットを、量子通信部２１により受信する。
（ステップａ４）
次に、ステップａ４では、受信者端末装置２０の乱数発生部２２により、１ビットの乱数R0を発生させ、通信路３０を介して送信者端末装置１０へ送信する。
（ステップａ５）
次に、ステップａ５では、送信者端末装置１０は、受信者端末装置２０から送信されてきた乱数R0を受信する。
（ステップａ６）
【００３０】
次に、ステップａ６では、送信者端末装置１０は、量子ビット選別部１４により、１つの量子ビットを選別する。この選別は以下のようにして行われる。まず、A(1,1-R0)の量子ビットを｛｜０＞、｜１＞｝の基底で量子測定する。測定結果をR1とし、次いで A(2,1-R1)の量子ビットを｛｜０＞、｜１＞｝の基底で量子測定し、測定結果をR2とする。以下同様にして A(3,1-R2)、...、A(N-1,1-RN-2)の量子ビットを次々と量子測定し、A(N,1-RN-1) を選別された量子ビットとする。
【００３１】
（ステップａ７）
次に、ステップａ７では、送信者端末装置１０は、 A(1,R0)、A(2,R1)、...、A(N,RN-1)のＮ個の量子ビットを、第２量子通信部１３により量子通信路４０を介して受信者端末装置２０に送信する。また、R1、... 、RN-1を、受信者端末装置２０へ送信する。
（ステップａ８）
次に、ステップａ８では、受信者端末装置２０は、送信者端末装置１０から送信されてきた量子ビットを、量子通信部２１により受信する。また、送信者端末装置１０から送信されてきたR1、... 、RN-1を受信する。
【００３２】
（ステップａ９）
次に、ステップａ９では、受信者端末装置２０は、A(1,R0)、A(2,R1)、...、A(N,RN-1) 、B(1,R0)、B(2,R1)、...、B(N,RN-1)の２Ｎ個の量子ビットの状態が、｜χ＞＝｜ΦA(1,R0)B(1,R0)＞｜ΦA(2,R1)B(2,R1)＞...｜ΦA(N,RN-1)B(N,RN-1)＞の状態にあるか否かを、量子状態検証部２３を用いて検証する。｜χ＞の状態にないと判明した場合には、送信者端末装置１０の不正を検知したことを宣言する。
（ステップａ１０）
次に、ステップａ１０では、送信者端末装置１０において、表裏決定部１５は、量子ビット選別部１４によって選別されたA(N,1-RN-1) の量子ビットを｛｜０＞、｜１＞｝の基底で量子測定し、その結果をコイン投げの結果ｃとした後、処理を終了する。
【００３３】
（ステップａ１１）
次に、ステップａ１１では、受信者端末装置２０において、表裏決定部２４は、B(N,1-RN-1)を量子ビット選別部１４の選別結果から一意に決まる１つの量子ビットとし、B(N,1-RN-1)を｛｜０＞、｜１＞｝の基底で量子測定し、その測定結果をコイン投げの結果ｃとした後、処理を終了する。
なお、この場合、A(N,1-RN-1)と、B(N,1-RN-1)との両量子ビットは、｜Φ＞のエンタングル状態にあるので、送信者端末装置１０と受信者端末装置２０のそれぞれが決定した表裏結果ｃは一致する。
【００３４】
本実施形態によれば、送信者端末装置１０がＰ０を不正に変化させた場合には、受信者端末装置２０はゼロより大きな確率でその不正を検知できることが数学的に証明されている。また、受信者端末装置２０が変化させ得るＰ０の範囲は、１／２−（１／２）N+1以上で、かつ１／２＋（１／２）N+1 以下であることが数学的に証明可能である。よって、Ｎを大きくすることで、受信者端末装置２０が不正にＰ０ を変化させ得る範囲を任意に小さくすることができる効果が有る。
【００３５】
また、本実施形態では、量子ビット選別部１４が行う量子測定は、A(1,1-R0)、...、A(N-1,1-RN-2)に対する｛｜０＞、｜１＞｝基底の測定であるが、量子測定とは、どの量子ビットを、どの様に（どの基底で）測定するのか、といった２つの要素によって特定されるべきものであるので、量子ビット選別部１４が行う量子測定は、乱数生成部２２が生成する乱数R0に依存して異なっていると見なすことができる。また、量子ビット選別部１４により選別される量子ビットは、乱数R0と量子測定の結果（即ち、R1、R2、...、RN-1）との両方に依存している。
【００３６】
なお、本発明における量子状態生成部１１が生成するエンタングル状態｜Ψ＞、量子状態検証部２３における検証方法、量子ビット選別部１３における具体的な選別方法、表裏決定部１５におけるｃの決定方法、及び表裏決定部２４におけるｃの決定方法は、上記の実施形態に限定されるものではない。
【００３７】
また、本発明に係る暗号通信システムの各構成要素の処理の少なくとも一部をコンピュータ制御により実行するものとし、かつ、上記処理を、図２のフローチャートで示した手順によりコンピュータに実行せしめるプログラムは、半導体メモリを始め、ＣＤ−ＲＯＭや磁気テープなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配付してもよい。そして、少なくともマイクロコンピュータ、パーソナルコンピュータ、汎用コンピュータを範疇に含むコンピュータが、上記の記録媒体から上記プログラムを読み出して、実行するものとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、暗号通信システムの構築に適用可能であり、特に、コインの表と裏に対応するランダムな１ビットの値を、送信端末装置側と受信端末装置側とで共有する暗号プロトコルを使用した暗号通信システムの構築に好適である。
【符号の説明】
【００３９】
１０：送信者端末装置
１１：量子状態生成部
１２、１３、２１：量子通信部
１４：量子ビット選別部
１５，２４：表裏決定部
２０：受信者端末装置
２２：乱数発生部
２３：量子状態検証部
３０：通信路
４０：量子通信路
【図１】
2011044934.tif 000003
【図２】
2011044934.tif 000004