(57)【要約】【課題】本発明は記憶された量子状態が観測されると、量子状態が変化する原理を用いてカードの偽造、不法コピーを防ぐ装置を提供する。【解決手段】量子状態を格納する量子メモリ１０１と、入力情報から量子状態を生成する量子状態生成部１０２と、量子状態にユニタリ変換を施す情報入力ユニタリ変換部１０３と、量子状態の生成過程を示す量子情報パラメータを保持するメモリ１０４と、量子状態と補助量子状態とを相互作用させ、更にユニタリ変換を施した演算結果に含まれる補助量子状態が格納されている量子メモリを測定することで量子状態から情報を出力する情報出力部１０５と、恒等作用素を用いて量子状態の不正アクセスを測定する量子状態確認部１０６を設けることで、情報に不正にアクセスすると波束の収束が起こり、痕跡を量子状態に残すことが可能になり、不正アクセスを検出することができる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の量子重ね合わせ状態である量子状態を格納する量子メモリと、入力された情報から前記量子状態を生成し、前記量子メモリに出力する量子状態生成部と、前記量子メモリに格納されている前記量子状態にユニタリ変換を施す情報入力ユニタリ変換部と、前記量子状態生成部が生成する前記量子状態の生成過程を示すパラメータである量子情報パラメータを保存するメモリとを含むセキュリティ装置。
【請求項２】
量子状態と予め定めた規則により生成される補助量子状態とを相互作用させ、更にユニタリ変換を施した演算結果に含まれる前記補助量子状態が対応する部分が格納されている量子メモリを測定することで前記量子状態から情報を出力する情報出力部と、恒等作用素を用いて量子状態の不正アクセスを測定する量子状態確認部とを更に有する請求項１記載のセキュリティ装置。
【請求項３】
量子状態生成部が、生成した量子状態を量子メモリに記録する位置をランダムに設定する請求項１または２記載のセキュリティ装置。
【請求項４】
情報出力部が、ノットゲートとして作用する制御ＮＯＴ変換により、補助量子状態を測定する請求項２記載のセキュリティ装置。
【請求項５】
量子状態生成部が、複数の量子状態を予め定めた規則により並び替えることで、新たな量子状態を生成する請求項１記載のセキュリティ装置。
【請求項６】
情報出力部が、直交変換であるアダマール変換により、補助量子状態を測定する請求項２記載のセキュリティ装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載のセキュリティ装置と、利用者を識別する個人情報が量子状態で記録されている量子メモリが内蔵されているＩＤカードから個人情報を読み取るＩＤカード挿入部と、利用者の個人情報を入力するＩＤ情報入力部と、不正アクセスが発生した場合に、アラームを出力するアラーム部と、個人情報の照合結果を表示する表示部と、前記ＩＤカードに記録された個人情報と前記ＩＤ情報入力部から入力された個人情報とを比較、照合する照合部とを含む入退出管理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特別な区域への入退出、入退出管理装置へのログインなどを管理する装置に関し、量子力学の基本原理を用いることによりＩＤカードなどの不法コピーを防ぐことを可能にする機能を有するセキュリティ装置およびこれを用いた入退出管理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＤカードのセキュリティを高めるための従来技術としては、指紋の照合などを用いるものがあげられる。図３は、従来のセキュリティ装置の基本構成を示すブロック図である。
【０００３】
ここで、照合認証用入力検出部３０１は、ＩＤカードから指紋などの個人識別情報を検出するものであり、個人照合認証基準データメモリ３０２は、指紋などの人の個人識別情報を予め記憶するものであり、特定情報メモリ３０４は、住所、氏名などの個人情報を記憶するものであり、照合認証機能部３０３は、照合認証用入力検出部３０１で検出した個人識別情報と個人照合認証基準データメモリ３０２に記憶している個人識別情報とを照合して、完全に一致した場合に、照合認証用入力検出部３０１で検出された個人識別情報の所有者をＩＤカードの所有者と認定し、特定情報メモリ３０４の個人情報を出力するものである。
【０００４】
以下に、従来のセキュリティ装置の動作の説明をする。
【０００５】
先ず、照合認証用入力検出部３０１が、挿入されたＩＤカードから、ユーザの指紋などの個人識別情報を読み取る。
【０００６】
次に、照合認証機能部３０３が、読み取った個人識別情報と予め個人照合認証基準データメモリ３０２に登録されている個人識別情報と照合する。照合の結果、２つの個人識別情報が一致していると判定された場合は、特定情報メモリ３０４に格納されている個人情報を出力することが可能になり、２つの個人識別情報が一致していないと判定された場合は、特定情報メモリ３０４に格納されている個人情報を出力されない。
【０００７】
以上のように、ＩＤカードを用いることにより、ＩＤカードの所有者のみが個人情報を使うことができ、セキュリティの向上が期待できる（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
また、個人情報などのデータを量子状態で記憶し、記憶させた量子状態にユニタリ変換を施すことで、逆ユニタリ変換を施さずに量子状態にアクセスすると、量子状態が変化し、不正アクセスを検出する量子認証機能を有するセキュリティ装置が提案された（例えば、非特許文献１参照）。
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−２４７８４号公報（第３〜４頁、第１図）
【非特許文献１】広田修  他、“量子認証機能を持つ量子クレジットカードの構成”、２００２年電子情報通信学会総合大会、Ａ−７−６
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＩＤカードを用いたセキュリティ装置は、ＩＤカード自体の偽造、不法コピーに対して防ぐ手段を有していないという課題があった。
【００１１】
また、量子認証機能を用いたセキュリティ装置は、量子認証機能が安全に機能するためには、適切なユニタリ変換を設定する必要があるが、適切なユニタリ変換は提案されていない。また、ユニタリ変換を施したとしても、量子状態が変化するため、量子メモリからデータを読み取るたびに、量子状態を再生成する必要があるという課題があった。
【００１２】
本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたもので、その目的は、ＩＤカードに量子状態を記憶させ、ＩＤカードの偽造、不法コピーを防ぎ、データが記憶されている量子状態と補助量子状態とに対してユニタリ変換を施し、データが記憶されている量子状態を変化させずに、データを読み出すことを可能にすることである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明はＩＤカードに量子状態を記憶させ、量子状態が観測されると変化するという原理を用いて、ＩＤカードの偽造、不法コピーを防ぐセキュリティ装置を提供する。更に、データが記憶されている量子状態と補助量子状態とに対してユニタリ変換を施し、補助量子状態を観測することで、量子状態を間接的に読み取り、入力データが記憶されている量子状態を変化させずに、データを読み出すことが可能になる。
【００１４】
本発明は、複数の量子重ね合わせ状態である量子状態を格納する量子メモリと、入力された情報から前記量子状態を生成し、前記量子メモリに出力する量子状態生成部と、前記量子メモリに格納されている前記量子状態にユニタリ変換を施す情報入力ユニタリ変換部と、前記量子状態生成部が生成する前記量子状態の生成過程を示すパラメータである量子情報パラメータを保存するメモリとを含むセキュリティ装置とするものであり、間接的に読み取ることができる量子状態として、量子メモリに入力された情報を記録することができるという作用を有する。
【００１５】
本発明はまた、量子状態と予め定めた規則により生成される補助量子状態とを相互作用させ、更にユニタリ変換を施した演算結果に含まれる前記補助量子状態が対応する部分が格納されている量子メモリを測定することで前記量子状態から情報を出力する情報出力部と、恒等作用素を用いて量子状態の不正アクセスを測定する量子状態確認部とを更に有する請求項１記載のセキュリティ装置としたものであり、情報に不正にアクセスすると波束の収束が起こり、その痕跡を量子状態に残すことができるという作用を有する。
【００１６】
本発明はまた、量子状態生成部が、生成した量子状態を量子メモリに記録する位置をランダムに設定する請求項１または２記載のセキュリティ装置としたものであり、量子状態の生成方法を提示している。
【００１７】
本発明はまた、情報出力部が、ノットゲートとして作用する制御ＮＯＴ変換により、補助量子状態を測定する請求項２記載のセキュリティ装置としたものであり、不正アクセス検出の方法を提示している。
【００１８】
本発明はまた、量子状態生成部が、複数の量子状態を予め定めた規則により並び替えることで、新たな量子状態を生成する請求項１記載のセキュリティ装置としたものであり、量子状態の生成方法を提示している。
【００１９】
本発明はまた、情報出力部が、直交変換であるアダマール変換により、補助量子状態を測定する請求項２記載のセキュリティ装置としたものであり、不正アクセス検出の方法を提示している。
【００２０】
本発明はまた、請求項１乃至６のいずれかに記載のセキュリティ装置と、利用者を識別する個人情報が量子状態で記録されている量子メモリが内蔵されているＩＤカードから個人情報を読み取るＩＤカード挿入部と、利用者の個人情報を入力するＩＤ情報入力部と、不正アクセスが発生した場合に、アラームを出力するアラーム部と、個人情報の照合結果を表示する表示部と、前記ＩＤカードに記録された個人情報と前記ＩＤ情報入力部から入力された個人情報とを比較、照合する照合部とを含む入退出管理装置としたものであり、量子メモリをＩＤカードとして用いることにより、ＩＤカードの偽造や不正コピーを検出可能にするという作用を有する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態によるセキュリティ装置の構成を示すブロック図である。図１において、量子状態生成部１０２は、入力されたｎビットの情報を量子重ね合わせ状態とすることで量子状態を生成するものであり、量子メモリ１０１は、複数の量子状態を格納するものであり、情報入力ユニタリ変換部１０３は、量子メモリ１０１に記憶された量子状態に対応してユニタリ変換を施すものであり、メモリ１０４は、量子状態生成部１０２が生成した量子状態の生成過程である量子情報パラメータを保持するものであり、情報出力部１０５は、量子メモリ１０１に記憶されている量子状態から情報を取り出すものであり、量子状態確認部１０６は、不正アクセスによる量子状態の変更の有無を確認するものである。
【００２３】
なお、本発明のセキュリティ装置は、量子メモリ１０１に量子状態を生成する生成プロセスと、量子メモリ１０１の内容を読み取る読み取りプロセスの２つのプロセスから構成される。
【００２４】
以上のように構成されたセキュリティ装置について、以下にその動作を説明する。まず、生成プロセスについて説明する。
【００２５】
まず、ｎビットの情報を、量子状態生成部１０２に入力し、ｎ個の量子状態・・（数１）を生成し、量子メモリ１０１に記憶させる。ここでは、ｎは自然数である。
【数１】
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【００２６】
（数１）の各量子状態の情報である量子情報パラメータ、例えば、重ね合わせのパラメータが、メモリ１０４に記憶される。なお、（数１）として、具体的にどのような量子状態をとるのが適当かは、後で詳述する。
次に、情報入力ユニタリ変換部１０３は、入力されたｎビットの情報（数２）に対応して量子メモリ１０１上の各量子状態ｗ（ｋ、０）にユニタリ変換Ｕ（数３）を施し、量子メモリ１０１に保存する。
【数２】
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【数３】
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【００２７】
ここで、ｒ（ｋ）は、ｋに対してランダムに選ばれたパラメータである。なお、ユニタリ変換Ｕ（数３）の具体例は、後で詳述する。以下、ユニタリ変換・・Ｕ・・（数３）を状態ｗ（ｋ、０）に施し、情報ｉ（ｋ）を注入した量子状態を（数・・４）と記述することにする。
【数４】
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【００２８】
次に読み取りプロセスについて説明する。
【００２９】
まず、量子状態確認部１０６は、量子メモリ１０１の量子状態をメモリ１０４に記憶されている量子情報パラメータを基に測定し、量子メモリ１０１への不正アクセスの有無を判定する。例えば、正規の量子状態を｜Ｓ＞とする場合は、演算子｛｜Ｓ＞＜Ｓ｜、Ｉ−｜Ｓ＞＜Ｓ｜｝で表される測定を施す。ここでＩは恒等作用素である。
【００３０】
次に、情報出力部１０５は、ｔ個の補助量子状態（数５）を生成し、量子メモリ１０１のユニタリ変換後の量子状態（数４）と相互作用させた演算結果を（数６）に示す。
【数５】
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【数６】
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【００３１】
更に、演算結果（数６）に適当なユニタリ変換Ｖを施した後、ユニタリ変換後の演算結果の補助量子状態に対応する部分が蓄積されている量子メモリ１０１を測定することで、量子状態の情報を出力することができる。ここで、ユニタリ変換Ｖは、情報入力ユニタリ変換部１０３で施したユニタリ変換Ｕ（数３）に対応して定められる。なお、詳細は後述する。
【００３２】
ここで、補助量子状態は、予め定めた規則により生成されるものであり、例えば、｜０＞、｜０＞、｜０＞、｜０＞として表される。更に、ユニタリ変換後の演算結果の補助量子状態に対応する部分を測定することで、量子状態の情報を出力する以外は、量子状態と同様のものである。
【００３３】
次に、情報出力部１０５は、量子状態確認部１０６の不正アクセスの有無と、ユニタリ変換後の演算結果とに基づいて、ｎビットの情報を出力する。ここで、量子メモリ１０１に不正アクセスが無かった場合は、ｎビットの情報（数２）が正しく出力され、量子メモリ１０１に不正アクセスが有った場合は、量子状態が変化しているため、ｎビットの情報（数２）が正しく出力されない。
【００３４】
以下、上で説明された動作を、更に詳しく具体例に従って説明する。
【００３５】
以下、量子状態として２準位系を考え、その直交基底を｜０＞、｜１＞と記述する。まず、量子状態生成部１０２で生成された量子状態に対して、情報入力ユニタリ変換部１０３で施されるユニタリ変換する生成プロセスについて、２つの方法を説明する。
【００３６】
まず、第１の生成プロセス方法では、量子状態生成部１０２が、（数７）のような量子状態｜Ｓ０＞の生成を考える。
【数７】
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【００３７】
ここで、Ｓｐ  は、ｐ次対称群を表している。ｐ次対称群の定義は、例えば、・・「線型代数入門」（東京大学出版会）ｐ．７５にあり、ｘは、１となるビットと０となるビットの割合が固定され、１と０の位置は入力されるｎビットの情報により変化するビット列を表すことになる。なおｙは、１となるビットと０となるビットの割合は可変であるビット列である。
【００３８】
次に、（数７）の量子状態｜Ｓ０＞を（数８）のように、２つの量子状態｜Ｔ０＞、｜Ｔ１＞に適当に分け、更に、量子状態｜Ｓ１＞を（数９）のように、｜Ｔ１＞の符号を反転することで、量子状態｜Ｓ０＞と量子状態｜Ｓ１＞とは直交状態になる。
【数８】
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【数９】
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【００３９】
なお、（数７）において、Ｑ（ｓ）（ｓは、１，・・・ｐ＋ｍ（ｐとｍは自然数））は、各量子状態が記録される量子メモリ１０１上の位置を表している。量子状態ｗ（ｋ、０）として、量子状態｜Ｓ０＞と量子状態｜Ｓ１＞のいずれを使うか、ｓの関数Ｑ（ｓ）をどのように設定するかはランダムに決められ、設定結果である量子情報を記述するパラメータを含む量子情報パラメータは、メモリ１０４に格納される。ここで、読み取りプロセスにおいて、ｓの関数Ｑ（ｓ）が示す量子情報パラメータがわからないと、正しいユニタリ変換Ｖを施すことはできない。以下簡単のため、混乱の生じない限りＱ（ｓ）の表示は省略する。
【００４０】
上述のように、量子状態生成部１０２が生成した量子状態に対して、情報入力ユニタリ変換部１０３では、入力されたｎビットの情報ｉ（ｋ）が１の場合は、量子状態ｗ（ｋ、０）にユニタリ変換ＵＢ（ｓ）（数１０）を施す。入力されたｎビットの情報ｉ（ｋ）が０の場合は、何も変換を施されない。
【数１０】
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【００４１】
ここで、ｓ＝ｒ（ｋ）は、１以上ｐ以下のランダムに定められた整数であり、ビットフリップユニタリ変換（数１１）を、量子状態ｗ（ｋ、０）のＱ（ｓ）の位置に施すことを示している。
【数１１】
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【００４２】
なお、ｓの値はｋ毎にランダムに定めるのではなく、予め固定した値をとってもよい。
【００４３】
次に、第２の生成プロセス方法では、量子状態生成部１０２が、（数１２）、（数１３）で与えられる量子状態｜Ｓ０＞、量子状態｜Ｓ１＞の生成を考える。複数の量子状態を、（数１２）、（数１３）に示される予め定めた規則により並び替えることで、新たな量子状態を生成する。（数７）の場合と同様に、量子状態ｗ（ｋ、０）として、量子状態｜Ｓ０＞と量子状態｜Ｓ１＞との選択と、ｓの関数Ｑ（ｓ）とは、ランダムに設定され、設定結果である量子情報パラメータは、メモリ１０４に格納される。
【数１２】
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【数１３】
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【００４４】
次に、情報入力ユニタリ変換部１０３では、ユニタリ変換ＵＰ（ｓ）（数１・・４）を施す。
【数１４】
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【００４５】
ここで、ｓは１以上ｐ以下のランダムに定められた整数であり、位相フリップユニタリ変換（数１５）をＱ（ｓ）の位置の量子状態に施すことを示している。
【数１５】
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【００４６】
なお、ｓの値はｋ毎にランダムに定めるのではなく、予め固定した値をとってもよい。
【００４７】
次に、第１、第２の生成プロセス方法に基づいて、量子メモリ１０１にユニタリ変換後の量子状態が格納されている場合の、読み取りプロセスの処理の具体例を与える。
【００４８】
まず、第１の生成プロセス方法に対応する読み取りプロセスから説明する。
【００４９】
まず、量子状態確認部１０６が、不正アクセスの痕跡を調べるために、量子メモリ１０１の量子状態が｜Ｓ０＞か｜Ｓ１＞のいずれであるかを測定し、測定結果がメモリ１０４に格納されている量子情報パラメータと一致するかを確かめる。
【００５０】
なお、量子状態が、｜Ｓ０＞か｜Ｓ１＞のいずれであるかを測定する場合に、両者は直交しているので、量子状態に変化を与えることなく、いずれの状態であるかを測定することが可能である。
【００５１】
ここで、測定結果とメモリ１０４に格納されている量子情報パラメータとが一致している場合は、不正アクセスは無いと考え、測定結果と量子情報パラメータとが一致していない場合は、不正アクセスが有ったものと考える。
【００５２】
次に、情報出力部１０５は、１個の補助量子状態｜０＞を用いて、量子状態・・（数１６）又は（数１７）に対して、（数１８）で定義されるユニタリ変換ＵＣを順にｓ＝１からｐまで施す。
【数１６】
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【数１７】
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【数１８】
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【００５３】
ここで、ｓは，制御ＮＯＴ変換（数１９）を，Ｑ（ｓ）の位置の量子状態と補助量子状態とに施すことを示している。
【００５４】
ここで、制御ＮＯＴ変換とは、量子計算機を構成する基本量子ゲートである。これは、２つの量子状態に作用する変換であり、２つの量子状態を信号ビットと標的ビットとすると、信号ビットが１の場合には、標的ビットに対してノットゲートとして作用するものである。
【数１９】
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【００５５】
ここで、各量子状態の量子メモリ１０１上の位置を表すｓの関数Ｑ（ｓ）の情報である量子情報パラメータは、メモリ１０４から読み込まれる。
【００５６】
なお、この場合、前記補助状態（数５）は１つのみで、Ａ（０）＝｜０＞であり、ユニタリ変換Ｖは、ＵＣ（１）、ＵＣ（２）、・・・、ＵＣ（ｐ）というユニタリ変換の積で表される。
【００５７】
最後に、情報出力部１０５は、量子メモリ１０１上に記憶されている補助量子状態を測定し、測定結果が｜０＞ならば０を出力し、測定結果が｜１＞ならば１を出力する。
【００５８】
次に、第２の生成プロセス方法に対応する読み取りプロセスについて説明する。
【００５９】
まず、量子状態確認部１０６が、不正アクセスの痕跡を調べるために、量子メモリ１０１の量子状態が｜Ｓ０＞か｜Ｓ１＞のいずれであるかを測定し、測定結果がメモリ１０４に格納されている量子情報パラメータと一致するかを確かめる。
【００６０】
測定結果とメモリ１０４に格納されている量子情報パラメータとが一致している場合は、不正アクセスは無いと考え、測定結果と量子情報パラメータとが一致していない場合は、不正アクセスが有ったものと考える。
【００６１】
次に、情報出力部１０５では、量子状態と補助量子状態とに直交変換の１つであるアダマール変換（数２０）を順にｓ＝１からｐまで施す。
【数２０】
2004282461.tif 000022
【００６２】
ｓは、アダマール変換を、Ｑ（ｓ）の位置の量子状態と補助量子状態とに施すことを示している。
【００６３】
次に、１個の補助量子状態｜０＞において、量子状態（数１６）、（数１７）に対して、（数１８）で定義されるユニタリ変換を順にｓ＝１からｓ＝ｐまで施す。但し、（数１６）、（数１７）における量子状態｜Ｓ０＞，量子状態｜Ｓ１＞は（数１２）、（数１３）で与えられるものとする。
【００６４】
この場合、前記補助状態（数５）は、１つのみであり、Ａ（０）＝｜０＞と記述される。また、ユニタリ変換Ｖは、ＵＣ（１）、ＵＣ（２）、・・・、ＵＣ・・（ｐ）、ＵＨ（１）、ＵＨ（２）、・・・、ＵＨ（ｐ）というユニタリ変換の積で表される。
【００６５】
最後に、情報出力部１０５は、量子メモリ１０１上に記憶されている補助量子状態を測定し、補助量子状態｜０＞ならば０を補助量子状態｜１＞ならば１を出力する。
【００６６】
以上のように構成することにより、情報出力部１０５は、正しいＱ（ｋ）を用いることで、量子状態に痕跡を残すことなく情報を読み取ることが可能となり、量子状態確認部１０６では、量子状態と量子情報を記述する量子情報パラメータとから不正アクセスの有無を確認することが可能となる。
【００６７】
また、第３の例として、量子誤り訂正符号を応用する方法がある。ここではスティーンの符号を例として説明する（スティーンの符号については、広田修「量子情報科学の基礎」（森北出版社）のｐ２００−ｐ２０３に解説がある）。
まず、量子状態生成部１０２は、（数２１）、（数２２）の量子状態を生成する。
【数２１】
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【数２２】
2004282461.tif 000024
【００６８】
但し、（数２１）、（数２２）では簡単のために、量子状態を表すために（数２３）の表記を用いる。
【数２３】
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【００６９】
なお、（数２３）において、Ｑ（ｓ）（ｓは、１、・・・、７）は、各量子状態の量子メモリ１０１上の位置を表している。量子状態ｗ（ｋ、０）として、量子状態｜Ｓ０＞と量子状態｜Ｓ１＞のいずれを使うか、ｓの関数Ｑ（ｓ）は、ランダムに設定され、設定結果である量子情報パラメータは、メモリ１０４に格納される。量子誤り訂正符号は、通常、通信途中で生じる誤りを訂正するのに用いられるが、本発明では、逆に誤りの位置と種類によって情報を表すことを考える。
【００７０】
ビットフリップと位相フリップの２種類のエラーの位置によって情報を表すことにより、６ビットの情報を１つの量子状態ｗ（ｋ、０）で表すことができる。
【００７１】
ここで、第１、第２の生成プロセス方法では、１つの量子状態で１ビットの情報を表していたが、量子誤り訂正符号を使った場合、読み取りプロセスで誤った情報読み出しを行なったとしても、誤りを検出できない可能性が残ってしまう。従って、安全性を重視する場合は第１、第２の生成プロセス方法を使うほうがよい。
【００７２】
読み取りプロセスの情報出力部１０５では、量子誤り訂正において、誤りの位置と種類を判別する方法を用いて、情報を読み出す。
【００７３】
この際、例えば、３つの補助量子状態（｜０＞、｜０＞、｜０＞）と、量子メモリ１０１の量子状態ｗ（ｋ、０）とに対してユニタリ変換を施した後、補助量子状態を測定し、補助量子状態の値によって情報を出力する。
【００７４】
ここで施すユニタリ変換は、メモリ１０４から読み出された量子情報を記述するパラメータであるＱ（ｓ）を元に、誤り訂正符号の枠組みに従って定めることができる。なお、量子状態確認部１０６の動作は、第１、第２の生成プロセス方法に対応する読み取りプロセスと同様である。
【００７５】
最後に、量子メモリ１０１の実現可能性について述べる。量子メモリ１０１における量子システムのコヒーレンスは保たれている必要がある。これに対し、物理現象を応用したハードウェア的なコヒーレンスの回復方法が知られている（量子デバイス調査研究報告書Ｉ（平成１４年）（財団法人電子情報技術産業協会・・））。今後の研究によりコヒーレンスが保たれる時間を伸ばすことが可能であると考えられる。
【００７６】
以上より、予め定めた規則により生成される補助量子状態と量子状態とを相互作用させた演算結果にユニタリ変換を施し、補助量子状態が対応する部分を測定することで量子状態から情報を出力することにより、量子状態を間接的に読み取ることが可能となり、入力データが記憶されている量子状態を変化させずに、データを読み出すことができる。
【００７７】
（実施の形態２）
実施の形態１のセキュリティ装置を用いた特定区域への入退出を管理する入退室管理装置について、図２を用いて説明する。
【００７８】
図２において、ＩＤカード挿入部２０１は、量子メモリ１０１に接続され、ＩＤカードが挿入され、ＩＤカードに内蔵されている量子メモリの情報を読み取って上記量子メモリ１０１へ送付するものであり、ＩＤ情報入力部２０２は、ＩＤカード保持者の情報を入力するものであり、アラーム部２０３は、不正アクセスが発生した場合に、アラームを出力するものであり、表示部２０４は、ＩＤ情報の照合結果を表示するものであり、照合部２０５は、ＩＤ情報入力部２０２に接続され、ＩＤ情報入力部２０２に入力されたＩＤ情報とＩＤカードに記録されている個人情報とを照合するものである。
【００７９】
なお、量子メモリ１０１、量子状態生成部１０２、情報入力ユニタリ変換部１０３、メモリ１０４、情報出力部１０５、量子状態確認部１０６は、第１の実施の形態と同様の機能を有し同様の動作を行なうため、ここでは説明は省略する。
【００８０】
また、入退室管理装置には、初期値設定工程と、入退室確認工程との２つの工程に大別される。
【００８１】
先ず初期値設定工程について説明する。
【００８２】
まず、ＩＤ情報入力部２０２が、特定区域への入退室が許された利用者からＩＤ情報を抽出する。ここで、ＩＤ情報は、ＩＤ番号、指紋などの個人の生体情報などの様々な個人情報が考えられる。
【００８３】
次に、量子状態生成部１０２が、第１の実施の形態と同様に、ＩＤ情報を量子状態に変換し、更に、情報入力ユニタリ変換部１０３が量子状態にユニタリ変換を施し、量子メモリ１０１内に記憶する。
【００８４】
次に、ＩＤカード挿入部２０１が、量子メモリが内蔵されている利用者のＩＤカードに、入退室管理装置の量子メモリ１０１からユニタリ変換後の量子状態のＩＤ情報を入力する。
【００８５】
次に、入退室確認工程について説明する。
【００８６】
まず、ＩＤカード挿入部２０１が、挿入されたＩＤカードの量子メモリに記憶されているユニタリ変換後の量子状態であるＩＤ情報を読み出し、入退室管理装置の量子メモリ１０１に記憶する。
【００８７】
次に、量子状態確認部１０６が、第１の実施の形態と同様に、ＩＤカードから入力されたユニタリ変換後の量子状態への不正アクセスの有無を確認する。ここで、不正アクセスを検出した場合は、アラーム部２０３にアラーム出力信号を出力し、アラーム部２０３がアラームを出力する。
【００８８】
次に、情報出力部１０５が、第１の実施の形態と同様に、量子メモリ１０１に記憶されたＩＤカードから入力されたユニタリ変換後の量子状態を、ＩＤ情報に復元し、照合部２０５に出力する。
【００８９】
次に、照合部２０５が、ＩＤ情報入力部２０２から入力されるＩＤカード保持者のＩＤ情報と情報出力部１０５から出力されたＩＤ情報とを比較照合する。例えば、ＩＤ情報がＩＤ番号の場合は、入退室管理装置は、ＩＤカード保持者にＩＤ番号の入力を要求し、ＩＤカード保持者が入力したＩＤ番号と情報出力部１０５から出力されたＩＤ情報とを照合する。また、ＩＤ情報が指紋情報の場合は、入退室管理装置は、ＩＤカード保持者に指紋の入力を要求し、入退室管理装置のＩＤ情報入力部２０２が、ＩＤカード保持者の指紋を採取し、このＩＤカード保持者が入力した指紋と情報出力部１０５から出力された指紋とを照合する。
【００９０】
次に、表示部２０４が、照合部２０５の照合結果を表示し、照合の結果が一致した場合のみ入退室が許可される。
【００９１】
以上の構成によれば、量子メモリを含むＩＤカードと、補助量子状態を観測してデータを間接的に読み取る入退室管理装置とにより、データが記憶されている量子状態を変化させずにデータを読み出すことが可能となる。
【００９２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、特定区域への入退出、ログイン、ログアウトを管理する入退室管理装置において、量子状態は観測されると、その状態が変化するという原理を用いてＩＤカードの不正アクセス又は不法コピーを検出することにより、カードの不正アクセス、偽造及び不正コピーを防ぐことが可能となる。
【００９３】
また、本発明によれば、データが記憶されている量子状態と補助量子状態とに対してユニタリ変換を施し、補助量子状態を測定することで、量子状態を間接的に読み取ることによりデータが記憶されている量子状態を変化させることなく、データを読み取ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるセキュリティ装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の第２の実施の形態による入退室管理装置による構成を示すブロック図
【図３】従来のセキュリティ装置による構成を示すブロック図
【符号の説明】
１０１    量子メモリ
１０２    量子状態生成部
１０３    情報入力ユニタリ変換部
１０４    メモリ
１０５  情報出力部
１０６  量子状態確認部
２０１  ＩＤカード挿入部
２０２  ＩＤ情報入力部
２０３  アラーム部
２０４  表示部
２０５  照合部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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