(57)【要約】【課題】  送信器内部での３ｄＢの原理損失を防ぎ、また受信器側での偏光補償機構を排除することによって、高い伝送レートが得られ、かつ簡便な構成ですむ単一光子量子鍵配付送信装置を提供する。【解決手段】  本発明の量子鍵配付送信装置は、送信側の持つ非対称マッハツェンダー干渉計２の２つの出力ポート５，６に現れた２つの２連光パルス７，８に対し個別に位相変調を施した後にそれらを偏光ビームスプリッター１２で統合させる。２台の位相変調器の設定値の関係を（φ1 −φ2 ＝π) とすることで受信時の偏光補償が不要になる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一光子光源から発生した光パルスを量子情報の担体となる２連光パルスへと変換するための非対称マッハツェンダー干渉計を備える量子鍵配付送信装置において、前記非対称マッハツェンダー干渉計を構成する後段光カプラの２つの出力ポートを結合することを特徴とする量子鍵配付送信装置。
【請求項２】
請求項１記載の量子鍵配付送信装置において、前記２つの出力ポートを結合するための偏光ビームスプリッターを備えることを特徴とする量子鍵配付送信装置。
【請求項３】
請求項２記載の量子鍵配付送信装置において、前記偏光ビームスプリッターでの前記２つの出力ポートの結合を行うために、片方の出力ポートの偏光を回転するための偏光回転手段を備えることを特徴とする量子鍵配付送信装置。
【請求項４】
請求項１記載の量子鍵配付送信装置において、前記非対称マッハツェンダー干渉計の前記２つの出力ポートそれぞれに位相変調を付与するために、２台の位相変調器を備えることを特徴とする量子鍵配付送信装置。
【請求項５】
請求項４記載の量子鍵配付送信装置において、前記非対称マッハツェンダー干渉計における２連光パルス間の相対位相が前記２つの出力ポートで反転している影響を取り除くために、前記２台の位相変調器を送信ビット値がお互いに反転するよう駆動させることを特徴とする量子鍵配付送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、量子鍵配付装置に係り、特に光ファイバー通信により暗号秘密鍵を共有する量子鍵配付送信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インターネットや電子商取引などが一般化した現代社会においては、通信の秘密保持のための暗号技術の必要性が高まっている。現在、広く一般に使われている暗号方式としてＤＥＳ（Ｄａｔａ  Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄ）、ＲＳＡ（Ｒｉｖｅｓｔ−Ｓｈａｍｉｒ−Ａｄｌｅｍａｎ）などが知られているが、これらはその安全性が計算量によって保証されているため、暗号解読アルゴリズムの進歩や量子計算機の実現等に脅かされている。
【０００３】
従来、情報理論的に絶対安全な暗号通信方法として、ワンタイムパッド法が知られている。ワンタイムパッド法は、平文と同じ長さの暗号鍵を用いて暗号化を行い、通信終了後に暗号鍵を１回で使い捨てるというものであるが、膨大な量になる暗号鍵を送信者と受信者との間で予め共有しておく必要があった。
上記問題を解決するために、ベネットらが量子力学の原理を用いて暗号鍵を安全に共有する方法を提案した（下記非特許文献１参照) 。この方法はＢＢ８４量子鍵配付プロトコルとして知られ、量子力学的な２状態とそれに共役な２状態の計４状態を送信者から受信者へと伝送することにより暗号鍵を共有する。量子鍵配付プロトコルでは、いかなる盗聴行為も量子状態への擾乱を与え、受信者の受信結果にエラーを生じさせる。これにより受信者は漏洩情報量を推定することができ、そこから安全な秘密鍵を生成することができる。
【０００４】
このような量子鍵配付プロトコルでは、量子状態の担体として外部からの擾乱に強い光子が、特に光ファイバー通信との親和性が高い位相コーディングという実装方式が主に用いられてきた。
図２は従来の単一光子量子鍵配付システムの構成図である。
図２を用いて下記非特許文献２で提案されている位相コーディングを用いた従来の量子鍵配付システムについて説明する。
【０００５】
この量子鍵配付装置は、送信部および受信部として２つの非対称マッハツェンダー干渉計を光ファイバー伝送路で接続した構成からなる。送信器１００の光源１０１より発生した光パルスは非対称マッハツェンダー干渉計１０２へと入射する。非対称マッハツェンダー干渉計１０２では、前段カプラ１０３により光パルスが短尺側１０４及び長尺側１０５の２つのポートに振り分けられる。このとき、短尺側１０４と長尺側１０５とでは光のコヒーレンス長よりも十分に長い光路長差がついており、後段カプラ１０６によって２つのポートを再び重ね合わせることで、コヒーレント２連パルス１０７の状態を得ることができる。また、送信器１００は、コヒーレント２連パルス１０７のうち片方のパルスのみに、外部位相変調器１０８によって（０, π／２，３π／２, π）の位相変調をかけることで２連パルス間の相対位相を調整し、ＢＢ８４プロトコルで送信ビットとして使用する非直交４状態のいずれかを得られるものとする。
【０００６】
このようにして生成された２連パルス状態は光ファイバー伝送路１０９を経由して受信器１１０へ送られる。受信器１１０では、伝送されてきた２連パルスを位相変調器１１１および非対称マッハツェンダー干渉計１１２へと入力し、出力として３連パルス１１３を得る。このとき、３連パルス１１３のうち中央の光パルス１１４での光子の存在確率は、送信器１００で短尺側及び受信器１１０で長尺側を通ってきたものと、送信器１００で長尺側及び受信器１１０で短尺側を通ってきたものの計２つの成分の干渉効果によって決定される。
【０００７】
よって、受信器１１０は、位相変調器１１１によって（０, π／２）の位相変調をかけ、検出器１１５，１１６において３連パルス１１３のうち中央のパルス１１４における光子の有無を測定することによって、下記非特許文献１で提案されたＢＢ８４量子鍵配付プロトコルでの基底選択及び測定を行うことができ、その結果、暗号鍵の共有が可能になる。
【０００８】
ところが、上記のような位相コーディングを用いた量子鍵配付装置では、温度変化又は他の要因によって送受信器の持つマッハツェンダー干渉計において光路差が変動すると、光干渉が消失し鍵配付を行うことができなくなる。これを解決するためには、外部参照光などを用いたフィードバック制御などで光路長を制御する必要があるが、このような制御装置によってシステムが複雑化するのはもちろんのこと、参照光によって受信器の測定結果にエラーが生じ、量子鍵配付装置の性能劣化の原因となる。
【０００９】
このような問題を解決するため、下記非特許文献３などに開示されているように、平面光回路（ＰＬＣ：Ｐｌａｎａｒ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）技術を応用した非対称マッハツェンダー干渉計などが開発された。これは、シリコン基板上に形成した光導波路を用いて非対称マッハツェンダー干渉計を作成するもので、外乱の影響を受けない非常に安定した干渉計を構成することができ、フィードバック位相制御系を排除した簡単な構成の位相コーディング量子鍵配付システムを構築できるようになった。
【００１０】
一方、量子鍵配付装置に用いる光源としてはこれまで微弱コヒーレント光が用いられてきた。微弱コヒーレント光とは、レーザーにより発生されたコヒーレント状態（１パルスに多数の光子が含まれる) を、アッテネーターなどで１パルスあたりの平均光子数を０．０１〜０．１個程度に減衰させることで得られる擬似的な単一光子状態である。微弱コヒーレント光を用いることで送信器側では光源として通常の半導体レーザーなどを用いることができる。また、送信器の最後に設置された減衰器を通すことで、光パルスを単一光子レベルの強度まで減衰させて伝送するため、それ以前の送信器部分で生じた光学損失の寄与は完全に無視することができる。よって、簡単な構成で量子鍵配付を行うことができたため、多くの伝送実験が行われてきた（下記非特許文献３参照) 。しかし、微弱コヒーレント光の光子数統計はポアソン分布に従うため、下記式（１）で表す確率で１パルスあたり２個以上の光子を含むこととなる。
【００１１】
【数１】
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ここで、μは１パルスあたりの平均光子数、Ｐm （μ）は多光子出現確率である。
例えば、１パルスあたりの平均光子数１個、０．５個のときの多光子出現確率Ｐm はそれぞれ、０．２６４、０．０９となる。このように、１パルスに多数の光子が存在する場合、光子数分岐（Ｐｈｏｔｏｎ−Ｎｕｍｂｅｒ−Ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ：ＰＮＳ）攻撃といわれる攻撃法によって盗聴される可能性がある（下記非特許文献４参照）。ＰＮＳ攻撃とは、１光パルスに２個の光子が含まれるとき、盗聴者がそのうちの１個を取り出して測定するもので、受信器の測定結果にエラーを生じさせることなく送信ビットの情報を得ることができる。ＰＮＳ攻撃による影響は、ファイバーでの伝送ロスが大きくなり受信光子数が減少する長距離において顕著になるため、微弱コヒーレント光による鍵配送の伝送可能距離が制限される要因となっている。
【００１２】
このような問題を解決するため、多光子出現確率がコヒーレント光に対して十分に抑制された単一光子源を光源とする量子鍵配付装置が提案された（下記非特許文献５，６参照）。
図３に微弱コヒーレント光源を用いた場合と、単一光子源を用いた場合の暗号鍵生成レートと伝送距離との関係を示した（下記非特許文献７参照）。このように、単一光子源を用いた場合はＰＮＳ攻撃の影響を抑えることができるため、特に長距離伝送においても秘密鍵を生成することができ、その結果、長距離伝送が可能になる。
【００１３】
単一光子源を用いた量子鍵配付装置では、単一光子から発生された単一光子光パルスを下記非特許文献２，３のような非対称マッハツェンダー干渉計を用いた構成の送受信器へ入力することで量子鍵配付を行っており、これまで、パラメトリック下方変換により発生した伝令付き単一光子を使用するもの（下記非特許文献５参照）や量子ドット光源を使用するもの（下記非特許文献６参照）等が報告されている。
【００１４】
しかし、このように単一光子状態を直接発生させるような方法では、光が送信器を通過する段階でその信号強度がすでに単一光子レベルしかないため、送信器通過中には十分な強度をもつ微弱コヒーレント方式とは異なり、送信器自体の光学損失によって送信レートが制限されてしまう。そのため、送信器の光学損失が少しでも取り除かれ高い送信レートが得られることが望ましい。
【００１５】
送信器による光学損失として、ＰＬＣや位相変調器の挿入損失などが挙げられるが、特に下記非特許文献３のようなマッハツェンダー干渉計を用いた量子鍵配付装置では、干渉計の長短尺を結合する際に使用する５０：５０カプラにより、入射された単一光子が５０％（≒３ｄＢ）の確率で使われていないポートへ出力されるため、その分が原理的な損失となってしまっていた。
【００１６】
それに対し、下記非特許文献６の方法では、送信器のマッハツェンダー干渉計の後段カプラを偏光ビームスプリッターへと置き換えることにより、長短尺を原理損失なしに結合することができる。しかし、この方法では、伝送された２連パルスを受信器側の非対称マッハツェンダー干渉計の長短尺に振り分ける際にも同じく偏光ビームスプリッターを使用するため、ファイバー伝送中に偏光が回転してしまうと長短尺への分岐比が変動してしまい、干渉度が著しく劣化する。この問題を避けるためには、伝送中の偏光回転の影響を補償するフィードバック制御装置を新たに組み込む必要があり、システムの複雑化および性能劣化は避けられない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】Ｃ．Ｈ．Ｂｅｎｎｅｔｔ，Ｇ．Ｂｒａｓｓａｒｄ，“Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｃｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｙ：Ｐｕｂｌｉｃ  Ｋｅｙ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｃｏｉｎ  Ｔｏｓｓｉｎｇ”，ｉｎ  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＩＥＥＥ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ, ａｎｄ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，Ｂａｎｇａｌｏｒｅ，Ｉｎｄｉａ, ｐｐ. １７５−１７９（１９８４）
【非特許文献２】Ｃ．Ｈ．Ｂｅｎｎｅｔｔ，“Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｃｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｙ  Ｕｓｉｎｇ  Ａｎｙ  Ｔｗｏ  Ｎｏｎｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｓｔａｔｅｓ”，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．Ｖｏｌ．６８，Ｎｏ．２１，ｐｐ. ３１２１−３１２４（１９９２）
【非特許文献３】Ｙ．Ｎａｍｂｕ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｏｎｅ−ｗａｙ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｋｅｙ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｂａｓｅｄ  ｏｎ  Ｐｌａｎａｒ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ”，Ｊｐｎ. Ｊ. Ａｐｐｌ. Ｐｈｙｓ. ，Ｖｏｌ．４５，Ｎｏ．６Ａ，ｐｐ．５３４４−５３４８（２００６）
【非特許文献４】Ａ．Ｎｉｅｄｅｒｂｅｒｇｅｒ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｐｈｏｔｏｎ−ｎｕｍｂｅｒ−ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ  ｖｅｒｓｕｓ  ｃｌｏｎｉｎｇ  ａｔｔａｃｋｓ  ｉｎ  ｐｒａｃｔｉｃａｌ  ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｂｅｎｎｅｔｔ−Ｂｒａｓｓａｒｄ  １９８４  ｐｒｏｔｏｃｏｌ  ｆｏｒ  ｑｕａｎｔｕｍ  ｃｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｙ”，Ｐｈｙｓ. Ｒｅｖ. Ａ，Ｖｏｌ．７１，０４２３１６（２００５）
【非特許文献５】Ａ．Ｓｏｕｊａｅｆｆ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｑｕａｎｔｕｍ  ｋｅｙ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  ａｔ  １５５０ｎｍ  ｕｓｉｎｇ  ａ  ｐｕｌｓｅ  ｈｅｒａｌｄｅｄ  ｓｉｎｇｌｅ  ｐｈｏｔｏｎ  ｓｏｕｒｃｅ”, Ｏｐｔｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ，Ｖｏｌ．１５，Ｎｏ．２，ｐｐ．７２６−７３４（２００７）
【非特許文献６】Ｐ．Ｍ．Ｉｎｔａｌｌｕｒａ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｑｕａｎｔｕｍ  ｋｅｙ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  ｕｓｉｎｇ  ａ  ｔｒｉｇｇｅｒｅｄ  ｑｕａｎｔｕｍ  ｄｏｔ  ｓｏｕｒｃｅ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｎｅａｒ  １．３μｍ”，Ａｐｐｌ. Ｐｈｙｓ. Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．９１，１６１１０３（２００７）
【非特許文献７】Ｖ．Ｓｃａｒａｎｉ  ｅｔ．ａｌ．，“Ｔｈｅ  ｓｅｃｕｒｉｔｙ  ｏｆ  ｐｒａｃｔｉｃａｌ  ｑｕａｎｔｕｍ  ｋｅｙ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ”，Ｒｅｖｉｅｗｓ  ｏｆ  Ｍｏｄｅｒｎ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏｌ．８１，ｐｐ．１３０１−１３５０（２００９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
上記したように、量子鍵配付プロトコルでは、長距離伝送を可能にするために単一光子光源を用いた方式が提案されてきた。しかし、単一光子光源を用いた方式では、送信器で生じた光学損失がそのまま送信レートの低下につながり、高い鍵生成レートを得ることができない。そのため送信器側で生じる光学損失を少しでも抑える必要がある。
また、干渉計の位相制御やファイバー伝送中の偏光回転補償のためにフィードバック制御を用いることは、システムをより一層複雑化させるだけでなく、フィードバック参照光に起因するノイズによって量子鍵配付装置の性能を劣化させる原因となってきた。よって、これらのフィードバック制御装置は排除されることが望ましい。
【００１９】
上記非特許文献５にあるような量子鍵配付装置では、フィードバック装置は不要なものの、前述のように送信器の非対称マッハツェンダー干渉計の後段カプラにおいて３ｄＢの原理損失が生じる結果、伝送レートが抑制されてしまうという問題があった。
また、上記非特許文献６の装置においては、３ｄＢの原理損失の問題は解決するものの、ファイバー伝送中の偏光回転を補償するフィードバック制御装置が新たに必要となるため、装置の複雑化と参照光に起因する信号ノイズ増加等の性能劣化は避けられない。
【００２０】
本発明は、上記問題点に鑑みて、送信器内部での３ｄＢの原理損失を防ぎ、また受信器側での偏光補償機構を排除することによって、高い伝送レートが得られ、かつ簡便な構成ですむ量子鍵配付送信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕単一光子光源から発生した光パルスを量子情報の担体となる２連光パルスへと変換するための非対称マッハツェンダー干渉計を備える量子鍵配付送信装置において、前記非対称マッハツェンダー干渉計を構成する後段光カプラの２つの出力ポートを結合することを特徴とする。
【００２２】
〔２〕上記〔１〕記載の量子鍵配付送信装置において、前記２つの出力ポートを結合するための偏光ビームスプリッターを備えることを特徴とする。
〔３〕上記〔２〕記載の量子鍵配付送信装置において、前記偏光ビームスプリッターでの前記２つの出力ポートの結合を行うために、片方の出力ポートの偏光を回転するための偏光回転手段を備えることを特徴とする。
【００２３】
〔４〕上記〔１〕記載の量子鍵配付送信装置において、前記非対称マッハツェンダー干渉計の前記２つの出力ポートそれぞれに位相変調を付与するために、２台の位相変調器を備えることを特徴とする。
〔５〕上記〔４〕記載の量子鍵配付送信装置において、前記非対称マッハツェンダー干渉計における２連光パルス間の相対位相が前記２つの出力ポートで反転している影響を取り除くために、前記２台の位相変調器を送信ビット値がお互いに反転するよう駆動させることを特徴とする。
【００２４】
つまり、本発明では、ＢＢ８４における２連パルス状態を生成するために必要な非対称マッハツェンダー干渉計の空きポートに出力された４パルスを、偏光変換後に偏光ビームスプリッターを通じて結合する。
具体的には、本発明における量子鍵配付送信装置は、量子ビットの情報担体となる単一光子を発生させるための単一光子源、非対称マッハツェンダー干渉計、所望の４値変調を付与するための２台の位相変調器、非対称マッハツェンダー干渉計を構成する後段光カプラの２出力を結合するための偏光ビームスプリッター、この２出力のうち片方の偏光を回転させるための偏光回転素子から構成される。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、送信器内の非対称マッハツェンダー干渉計を構成する後段光カプラでの３ｄＢの原理損失を排除することができるため、暗号鍵生成レートを向上させることができる。また、受信器において、偏光無依存の基底選択及び受信を行うことができるため、従来と比較してアクティブ偏光補償機構を廃した簡単な構成で量子鍵配付送信装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施例を示す単一光子量子鍵配付送信装置の構成図である。
【図２】従来の単一光子量子鍵配付システムの構成図である。
【図３】微弱コヒーレント光源と単一光子源を使用した場合の暗号鍵生成レートの比較を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
単一光子光源から発生した光パルスを量子情報の担体となる２連光パルスへと変換するための非対称マッハツェンダー干渉計を備える量子鍵配付送信装置において、前記非対称マッハツェンダー干渉計を構成する後段光カプラの２つの出力ポートを結合する。
【実施例】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本発明の実施例を示す単一光子量子鍵配付送信装置の構成図である。
この図において、単一光子量子鍵配付送信装置は、単一光子を発生する単一光子光源１、非対称マッハツェンダー干渉計２、非対称マッハツェンダー干渉計２を構成する前段光カプラ３と後段光カプラ４、後段光カプラ４の２つの出力ポート５，６、位相変調器９，１０、偏光変換を行うための偏光回転手段（偏光回転素子）１１、２ポートの結合を行うための偏光ビームスプリッター１２から構成され、光ファイバー伝送路１５を通して受信器の光学系へと接続される。なお、７，８はそれぞれ出力ポート５，６から出射された２連光パルス、１３，１４はそれぞれ、偏光ビームスプリッター１２からの送信器出力であるコヒーレント２連光パルスの垂直偏光成分及び水平偏光成分である。
【００２９】
単一光子光源１より発射された単一光子パルス（水平偏光状態）を非対称マッハツェンダー干渉計２へ入射させる。非対称マッハツェンダー干渉計２を構成する後段光カプラ４の２つの出力ポート５，６へ出射された光パルス７，８はそれぞれ位相変調器１０，９へ送られ、位相変調器９から得られた光パルスは直接偏光ビームスプリッター１２へ、位相変調器１０から得られた光パルスは、偏光回転手段（偏光回転素子）１１を介して偏光ビームスプリッター１２へ結合され、偏光ビームスプリッター１２で結合された光パルスは光ファイバー伝送路１５へと入力される。
【００３０】
このとき、後述の理由により、位相変調器９，１０の設定値φ1 、φ2 を送信ビット値（Ｘ０, Ｘ１, Ｙ０, Ｙ１）に応じて表１の値に設定する。
表１において、｜Ｆ＞, ｜Ｓ＞はそれぞれ、単一光子が２連光パルスの前側、後側に存在することの確率振幅を表しており、出力状態はこれらの重ね合わせ状態となっている。
【００３１】
【表１】
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このように、位相変調器９，１０の設定値をφ1 −φ2 ＝πとなるよう設定することで、送信器出力のコヒーレント２連光パルス１３，１４のパルス間相対位相が水平偏光成分１４と垂直偏光成分１３で等しくなる。これにより、受信器側では、従来技術である偏光無依存の位相変調器などで位相変調を施して測定を行うことで、光ファイバー伝送中の偏光回転に関わらず鍵配付を行うことができる。
【００３２】
以上示した方法により、本発明では送信器側の非対称マッハツェンダー干渉計２の２つの出力ポート５，６に現れた２連パルスの両方を送信することができるため、送信レートはこれまでの２倍に向上する。
一方で、位相変調器９，１０の設定値が等しくなる（φ1 −φ2 ＝０) ように設定すると、表２に示すように、２パルス間相対位相値が偏光によって反転してしまう。すると、受信器側では、伝送後の水平偏光成分に対しては（０, π／２) 、垂直偏光成分に対しては（π，３π／２) というように、偏光によって異なる位相変調をかける必要が生じる。ところが光ファイバー伝送によって偏光が回転すると、伝送前後の偏光状態が異なってしまうため、偏光の回転を補償しなくてはならなくなる。この補償を不要とするために、非対称マッハツェンダー干渉計２において２連光パルス７，８間の相対位相が２つの出力ポート５，６で反転する影響を取り除くように、２台の位相変調器９，１０を送信ビット値がお互いに反転するよう駆動させる。
【００３３】
【表２】
2011109302.tif 000005
また、上記実施例の装置構成によると、従来の構成と比べて新たに位相変調器１０等が必要になる。しかし、この位相変調器１０は従来構成の位相変調器９と完全に同期して駆動させるため、新たな乱数発生装置など、システムを複雑化させる要素はほとんど含んでいない。
【００３４】
よって、本発明は、従来の装置構成に対し最小限の変更を加えるだけで、暗号鍵生成レートの改善が期待される。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の量子鍵配付送信装置は、送信器内部での３ｄＢの原理損失を防ぎ、また受信器側での偏光補償機構を排除することによって、高い伝送レートが得られ、かつ簡便な構成ですむ量子鍵配付送信装置として利用可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１    単一光子光源
２    非対称マッハツェンダー干渉計
３    前段光カプラ
４    後段光カプラ
５，６    出力ポート
７，８    ２連光パルス
９，１０    位相変調器
１１    偏光回転素子
１２    偏光ビームスプリッター
１３    コヒーレント２連光パルス（垂直偏光成分）
１４    コヒーレント２連光パルス（水平偏光成分）
１５    光ファイバー伝送路
【図１】
2011109302.tif 000006
【図２】
2011109302.tif 000007
【図３】
2011109302.tif 000008