(57)【要約】【課題】不正使用をほぼ完全に防止できる、高安全性の登録利用者認証方法を提供する。【解決手段】登録利用者がパスワードを決めて、直交状態量子ビット列の形で動作機器管理者の量子メモリーに記憶させ、登録利用者が量子鍵をセットし、動作機器管理者が量子鍵によりパスワード対応量子ビット列を非直交状態としてこれを認証動作機器に記憶させ、利用に際して認証動作機器に量子鍵を挿入してパスワード対応量子ビット列を直交状態に戻し、この量子ビット列をコンピューター内の量子ビット列と照合し、合致すれば認証動作機器が所定の対応動作をする。【作用】量子鍵に記憶されているパスワード対応量子ビット列は非直交状態なので非登録利用者が正確に偽造できる確率は極端に低い。誤った偽造量子鍵を認証動作機器に挿入すると、記憶されているパスワード対応量子ビット列が壊れる。【選択図】　　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
登録利用者がパスワード（１０進数）を決めるステップと、登録利用者が動作機器管理者のコンピューターにパスワードを入力して、量子ビット列の形で量子メモリーに直交状態で記憶させるステップと、動作機器管理者が交付した量子鍵チップに登録利用者が適宜な量子ビット列を入力して量子鍵をセットするステップと、動作機器管理者がこの量子鍵をコンピューターに挿入して量子メモリー内のパスワード対応量子ビット列を非直交状態とするステップと、動作機器管理者がこの非直交状態のパスワード対応量子ビット列を認証動作機器に転送記憶させるステップと、利用に際して登録利用者が認証動作機器に量子鍵を挿入して記憶されているパスワード対応量子ビット列（非直交状態）を直交状態に戻すステップと、この直交状態にしたパスワード対応量子ビット列を動作機器管理者のコンピューターの量子メモリー内のパスワード対応量子ビット列（直交状態）と照合するステップと、照合の結果両パスワード対応量子ビット列が合致すれば、認証動作機器が所定の対応動作をするステップとを含んでなる量子鍵を用いた登録利用者認証方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は量子鍵を用いた登録利用者認証方法に関するものである。
【０００２】
この明細書において「認証動作機器」とはコンピューターを利用した機器一般を言い、認証を行い、認証が合致した場合に所定の対応動作を行う。例えば建物立入りの際の個人認証解錠装置などを言う。また「登録利用者」とは認証動作機器にそのパスワードが登録されている者を言う。例えばある建物への立入りを許可されている者を言う。さらに「動作機器管理者」とは認証動作機器を管理している主体を言う。例えば建物の警備会社などを言う。
【０００３】
また量子ビットとは情報を伝達する媒体として用いられるもので、２個の異なる状態を取り得る物理量であって、例えば原子、電子、光子などが挙げられる。例えば量子ビットが電子である場合には、エネルギー準位が下である（低い）方を量子ビットの０に対応させ、エネルギー準位が上である（高い）方を量子ビットの１に対応させるようにする。
【０００４】
【従来技術】
従来から認証動作機器における登録利用者の認証方法としては、登録利用者のパスワードを認証動作機器に入力する方法、パスワードを記憶した認証カードを用いる方法、登録利用者の指紋（手紋）を用いる方法などがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしパスワードや認証カードを用いる方法では、非登録利用者、つまり不正利用を意図する利用者がコンピューターなどを用いれば、数回の試行によりパスワードを容易に得ることができる。加えてパスワードを入力する場合には、パスワードを記憶していないと登録利用者自身が認証動作機器に動作をさせることができない。それにまた指紋（手紋）を用いる方法では、登録利用者の指紋（手紋）を容易にコピーすることができる。いずれにしても認証動作機器の不正利用に対する安全性に乏しいという欠点がある。
【０００６】
かかる従来技術の現状に鑑みて、この発明の目的は非登録利用者の不正使用をほぼ完全に防止することのできる、安全性の極めて高い登録利用者認証方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このためこの発明においては、登録利用者がパスワード（１０進数）を決め、登録利用者が動作機器管理者のコンピューターにパスワードを入力して、量子ビット列の形で量子メモリーに直交状態で記憶させ、動作機器管理者が交付した量子鍵チップに登録利用者が適宜な量子ビット列を入力して量子鍵をセットし、動作機器管理者がこの量子鍵をコンピューターに挿入して量子メモリー内のパスワード対応量子ビット列をユニタリー変換などにより非直交状態とし、動作機器管理者がこの非直交状態とされたパスワード対応量子ビット列を認証動作機器に転送記憶させ、利用に際して登録利用者が認証動作機器に量子鍵を挿入して記憶されているパスワード対応量子ビット列（非直交状態）を逆ユニタリー変換などにより直交状態に戻し、この直交状態のパスワード対応量子ビット列を動作機器管理者のコンピューターの量子メモリー内のパスワード対応量子ビット列（直交状態）と照合し、照合の結果両パスワード対応量子ビット列が合致すれば、認証動作機器が所定の対応動作をすることを要旨とするものである。
【０００８】
【作用】
量子鍵に記憶されているパスワード対応量子ビット列は非直交状態になっているので後記するように非登録利用者がこれを正確に偽造できる確率は極端に低い。加えて非登録利用者が誤った偽造量子鍵を認証動作機器に挿入すると、認証動作機器に記憶されているパスワード対応量子ビット列が壊れてしまって元に戻すことができない。
【０００９】
【実施例】
この発明の登録利用者認証方法においては第１のステップとして登録利用者がパスワード（１０進数）を決める。これは通常３〜４個くらいのビットサイズでよい。つぎに第２のステップとしてこのパスワードを登録利用者が動作機器管理者のコンピューターに入力して、量子ビット列の形で量子メモリーに記憶させる。この段階ではパスワード対応量子ビット列はまだ直交状態、つまり各量子の状態ひいては各量子ビット列ビットの「０」、「１」が正確に識別できる状態である。
【００１０】
第３のステップにおいて、動作機器管理者が交付した量子鍵チップに登録利用者が適宜な量子ビット列を入力して量子鍵をセットする。この量子鍵とは量子ビット列をユニタリー変換あるいは座標軸回転などさせる装置である。
【００１１】
つぎの第４ステップにおいて、動作機器管理者はこの登録利用者がセットした量子鍵をコンピューターに挿入して量子メモリー内のパスワード対応量子ビット列をユニタリー変換あるいは座標軸回転などにより非直交状態、またはより複雑にすれば量子絡み合い（エンタングルメント）状態にする。これは各量子の状態ひいては各量子ビット列ビットの「０」、「１」が正確に識別できない状態である。
【００１２】
第５ステップでは動作機器管理者がこの非直交状態のパスワード対応量子ビット列をその管理下にある認証動作機器に転送記憶させる。
【００１３】
認証動作機器の設置場所における認証動作機器の利用に際しては、登録利用者が認証動作機器に量子鍵を挿入して、記憶されているパスワード対応量子ビット列（非直交状態）を逆ユニタリー変換あるいは逆座標軸回転などにより直交状態に戻す（第６ステップ）。
【００１４】
すると認証動作機器が自動的に、この直交状態に戻されたパスワード対応量子ビット列（直交状態）を動作機器管理者のコンピューターの量子メモリー内のパスワード対応量子ビット列（直交状態）と、照合する（第７ステップ）。
【００１５】
この照合の結果両パスワード対応量子ビット列が合致すれば、認証動作機器が所定の対応動作、例えば建物立入りの際の個人識別装置ならば解錠動作をする（第８ステップ）。
【００１６】
ところで非登録利用者が偽造した量子鍵（つまり誤った偽造量子鍵）を認証動作機器において使用したとする。このとき偽造量子鍵からどのような量子ビット列が出るかは量子力学の原理からして全くランダムとなる。仮にある２進数の量子ビット列（１，０，１，１，０）が出たとすると、偽造量子鍵使用後の量子状態列は例えば│＋＞│−＞│＋＞│＋＞│−＞となる（量子射影原理による）。これがパスワード対応量子ビット列に一致する（認証が合致する）確率は
【００１７】
【数１】
2004056357.tif 000002
【００１８】
となる。ここでＮは量子鍵に記憶させる量子ビット列の長さ、つまりビット数である。であるからＮ＝２なら認証が合致する確率は約２．５％、Ｎ＝３なら約０．４％、Ｎ＝４なら約０．０６％となる。Ｎは上記したように通常３〜４であるから、認証動作機器に記憶されているパスワード対応量子ビット列（非直交状態）を直交状態に戻すことは殆ど不可能になる。つまり偽造が殆ど不可能なのである。
【００１９】
しかも誤った偽造量子鍵を１回使うと量子ビット列が破壊されてしまい、元に戻すことができないので（量子非可逆原理）、非登録利用者はパスワードを探索できないのである。しかも登録利用者自身はパスワードを記憶しておく必要もないのである。
【００２０】
【発明の効果】
上記のようにこの発明で用いる量子鍵は偽造の確率が極めて低いものである。また誤った偽造量子鍵を認証動作機器に挿入すると、認証動作機器に記憶されているパスワード対応量子ビット列が壊れてしまって元に戻すことができない。したがって不正使用をほぼ完全に防止することのでき、安全性が極めて高い登録利用者認証方法である。さらに登録利用者はパスワードを記憶しておく必要がない。