(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
秘密鍵を共有するための量子鍵配送システムであって、
量子もつれ光子対を生成する光源と、
前記光源によって生成された量子もつれ光子対を、その中心周波数において高周波帯と低周波帯の２つの帯域に分離するバンド分離フィルタと、
前記バンド分離フィルタによって分離された高周波数帯の光を受信する第１の通信装置であって、前記高周波帯の光を複数の波長チャネルに分割し、各波長チャネルにおいて前記高周波帯の光を測定する第１の通信装置と、
前記バンド分離フィルタによって分離された低周波数帯の光を受信する第２の通信装置であって、前記低周波帯の光を複数の波長チャネルに分割し、各波長チャネルにおいて前記低周波帯の光を測定する第２の通信装置と
を備えたことを特徴とする量子鍵配送システム。
【請求項２】
請求項１に記載の量子鍵配送システムであって、
前記第１および第２の通信装置のそれぞれは、各波長における光の測定にあたって測定基底をランダムに変更可能なように構成されたことを特徴とする量子鍵配送システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の量子鍵配送システムであって、
前記光源は、偏波に関する量子もつれ光子対を生成し、前記第１の通信装置は、各波長チャネルにおいて前記高周波帯の光を偏波に関して測定し、前記第２の通信装置は、各波長チャネルにおいて前記低周波帯の光を偏波に関して測定することを特徴とする量子鍵配送システム。
【請求項４】
請求項１または２に記載の量子鍵配送システムであって、
前記光源は、所定の時間間隔のパルス列状の量子もつれ状態を有する量子もつれ光子対を生成し、前記第１の通信装置は、各波長チャネルにおいて前記高周波帯の光について、前記パルス間の位相差を測定し、前記第２の通信装置は、各波長チャネルにおいて前記低周波帯の光について、前記パルス間の位相差を測定することを特徴とする量子鍵配送システム。
【請求項５】
量子鍵配送システムにおいて量子もつれ状態にある光子を受信するための光子受信手段であって、
受信した光子を複数の波長チャネルに分割する波長チャネル分離フィルタと、
波長チャネル分離フィルタによって分割された波長チャンネルのそれぞれにおいて、前記受信した光子の量子もつれ状態を測定する光子測定装置と
を備えたことを特徴とする光子受信手段。
【請求項６】
請求項５に記載の光子受信手段であって、
前記光子測定装置は、前記受信した光子の量子もつれ状態を測定するにあたって測定基底を変更可能に構成されたことを特徴とする光子受信手段。
【請求項７】
請求項５または６に記載の光子受信手段であって、
前記光子測定装置は、偏波に関する量子もつれ状態を測定するように構成されたことを特徴とする光子受信手段。
【請求項８】
請求項５または６に記載の光子受信手段であって、
前記光子測定装置は、所定の時間間隔のパルス列状の量子もつれ状態を測定するように構成されたことを特徴とする光子受信手段。
【請求項９】
請求項１または２に記載の量子鍵配送システムにおいて秘密鍵を共有するための方法であって、前記第１の通信装置と前記第２の通信装置とは、各波長チャネルについて、
自己の測定基底と測定時刻とを相手に知らせることと、
対応する測定時刻における自己の測定結果と相手の測定基底とから秘密鍵を生成することと
を備えることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、量子もつれ光子対を用いた量子鍵配送技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光子１個レベルの光を用いることにより、物理的に安全性が保証された量子暗号通信の研究が進められている。量子暗号は、離れた２つの通信装置の間で暗号通信を行うための秘密鍵を共有するためのものであり、量子鍵配送（ＱＫＤ：Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｋｅｙ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）とも呼ばれている（非特許文献１）。ＱＫＤにも種々の方式があるが、ここでは量子もつれ光子対を用いたＱＫＤの従来方式について説明する。特に、量子もつれ光子対として偏波に関して量子もつれ状態にある光子対（偏波もつれ光子対）を使用した場合について説明する。
【０００３】
図１に、偏波もつれ光子対を用いたＱＫＤシステムのブロック図を示す。このＱＫＤシステムは、偏波もつれ光子対を生成する偏波もつれ光源１０と、生成された偏波もつれ光子対をシグナル光子とアイドラ光子に分離する光フィルタ２０と、分離されたシグナル光子を受信するアリスの通信装置４０ａと、分離されたアイドラ光子を受信するボブの通信装置４０ｂとから構成される。
【０００４】
偏波もつれ光源１０は、次式で表される偏波もつれ光子対を出力する。
【０００５】
【数１】
0004792330.tif 000002
【０００６】
ここで、ＨおよびＶは、それぞれ水平偏波および垂直偏波を意味し、例えば、｜Ｈ〉はＨ偏波の光子の量子状態を表している。また、添え字ｓ，ｉは、それぞれシグナル光子、アイドラ光子に対応している。
【０００７】
偏波もつれ光子対は、光フィルタ２０に入力され、シグナル光子、アイドラ光子に分離され、それぞれの通信装置アリス４０ａおよびボブ４０ｂに伝送される（非特許文献２）。アリスとボブのそれぞれの通信装置は、受信した光子の測定を行う光子測定装置５０ａ、５０ｂと、測定した結果を記録する記録装置６０ａ、６０ｂとを備えている。
【０００８】
光子測定装置５０ａ、５０ｂは、非直交な偏波測定基底をランダムに選択して偏波測定を行うにより、光伝送路３０ａ、３０ｂを介して受信した光子を測定する。偏波に関するこのような光子測定装置は、図１に示すように、測定基底を選択するための偏波変調器５２ａ，５２ｂと、入力偏波をＨ偏波とＶ偏波とに分岐する偏波ビームスプリッタ５４ａ、５４ｂと、偏波ビームスプリッタの２つの出力に接続された光子検出器５６ａおよび５８ａ、５６ｂおよび５８ｂとにより実現することができる。
【０００９】
ここで、偏波変調器５２ａ、５２ｂは、受信した光の縦偏波成分と横偏波成分との間にπ／２の位相差を印加するものとする。偏波変調器を駆動しない場合、光子測定装置５０ａ、５０ｂは、受信した光子がＨおよびＶのいずれであるかを判定する。すなわち、ＶＨ基底での測定を行う。一方、偏波変調器を駆動した場合は、右回り円偏波（Ｒ偏波）および左回り円偏波（Ｌ偏波）のいずれであるかの測定、すなわち、ＲＬ基底での測定を行うことになる。式（１）を、ＲＬ基底を用いて書き換えると次のようになる。
【００１０】
【数２】
0004792330.tif 000003
【００１１】
アリスとボブが共にＨＶ基底を用いて測定を行った場合には、式（１）より、互いに自身の測定結果から、相手の測定結果を知ることができる。また、アリスとボブが共にＲＬ基底を用いて測定を行った場合には、式（２）より、互いに自身の測定結果から、相手の測定結果を知ることができる。偏波もつれ光子対のこのような性質を利用して、例えば、次のような手順でＱＫＤを行うことができる。
【００１２】
１．アリスとボブは、受信した光子を光子測定装置において偏波測定基底をランダムに選択して測定し、測定基底および測定結果（Ｖ，Ｈ，Ｌ，Ｒ）について光子を測定した時刻と共に記録する。
２．両者は、光子を測定した時刻と測定基底を、古典通信（電話、インターネットなどの普通の通信）を用いて互いに公開する。このとき、各自の光子の測定結果は秘密にしておく。
３．次に両者は、互いの光子測定時刻から偏波もつれ光源で同時に発生した光子対を特定し、それらの光子対について両者で同じ測定基底を選択した測定結果のみを抽出する。
４．両者が共にＶＨ基底を選択した場合、両者の測定結果には正相関があるから、例えば測定結果Ｈをビット０、測定結果Ｖをビット１と割り当てる。また、両者が共にＲＬ基底を選択した場合、両者の測定結果には負相関があるから、例えばアリスがＲ、ボブがＬを受信した場合をビット０、逆の場合をビット１と割り当てる。このようして、アリスとボブは、ランダムなビット列を共有することができる。
【００１３】
【非特許文献１】清水、井上、「量子情報処理」、ＮＴＴ技術ジャーナル、１９９９年１０月号、ｐ．２７−３１
【非特許文献２】サイモン・シン著、「暗号解読」、新潮社、２００１年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
量子もつれ光子対は、多くの場合、光パラメトリック過程を起こす光非線形媒質にポンプ光を入力することによって発生させることができる。このような光パラメトリック過程としては、これまでに２次の非線形光学効果に基づくＳＰＤＣ（Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ  Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ  Ｄｏｗｎｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）や、３次の非線形光学効果に基づくＳＦＷＭ（Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ  Ｆｏｕｒ−ｗａｖｅ  Ｍｉｘｉｎｇ）などが報告されている。ＳＰＤＣの場合、ポンプ光周波数ｆｐと、発生するシグナル、アイドラ光子の周波数ｆｓ、ｆｉの間には次式で表される関係がある。 
ｆｐ＝ｆｓ＋ｆｉ      （３）
【００１５】
また、量子もつれ光子対を効率よく発生させる場合には、次に示す位相整合条件が満たされている必要がある。 
ｋｐ＝ｋｓ＋ｋｉ      （４）
ここで、ｋｐ，ｋｓ，ｋｉはそれぞれ、ポンプ、シグナル、アイドラの波数である。同様に、ＳＦＷＭの場合は、次に示す条件が満たされている必要がある（但し、ポンプ光周波数が縮退している場合）。 
２ｆｐ＝ｆｓ＋ｆｉ      （５）
２ｋｐ＝ｋｓ＋ｋｉ      （６）
【００１６】
ＳＰＤＣ、ＳＦＷＭいずれの場合も、式（４）および式（６）の位相整合条件を満たす光周波数は、数ｎｍから数１０ｎｍ程度の帯域を有する。しかし、光伝送路として光ファイバを用いた場合、広い周波数帯域の光子を伝送させると、ファイバの分散により時間位置のゆらぎが大きくなり、伝送距離が制限されることになる。そのため、広帯域の量子もつれ光子対を発生しても、狭帯域の光フィルタにより周波数帯域を制限した後、ファイバ伝送する必要があった。このとき、光フィルタの帯域外の光子は捨てられることになる。
【００１７】
一方、量子もつれ光子対を用いたＱＫＤにおいては、以下に示すように高いビットレートの鍵生成を実現することは困難であった。量子もつれ光源からパルス状の光子対が生成されているとし、パルスあたりの平均光子対の数をμとする。また、アリスとボブの光子測定装置の光子検出効率を共にη、光フィルタおよび光伝送路の全体の透過率をαとする。各測定装置において得られた測定結果のうち、半数はアリスとボブの測定基底の不一致のために捨てられることを考慮に入れると、パルスあたりの平均の鍵生成率は、μαη２／２で与えられる。すなわち、ＱＫＤシステムにおける鍵生成率は、ηの２乗に比例することになる。ηを０．１と仮定すると、アリスとボブに到達した光子対のうち、１％しか同時計数にかからない。そのため、量子もつれ光子対を用いたＱＫＤにおいては高い鍵生成率を得ることは難しい。
【００１８】
以上のように、従来の量子もつれ光子対を用いたＱＫＤシステムにおいては、次に示す２つの問題があった。 
１．光パラメトリック過程に基づく量子もつれ光源からは、通常、広帯域の量子もつれ光子対が発生しているが、光ファイバ伝送のために帯域を制限しなければならず、発生した量子もつれ光子の多くが利用されていない。 
２．鍵生成率が光子検出効率の２乗に比例するため、ビットレートの増大が困難である。
【００１９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、鍵生成率を増大することができる量子鍵配送技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、秘密鍵を共有するための量子鍵配送システムであって、量子もつれ光子対を生成する光源と、前記光源によって生成された量子もつれ光子対を、その中心周波数において高周波帯と低周波帯の２つの帯域に分離するバンド分離フィルタと、前記バンド分離フィルタによって分離された高周波数帯の光を受信する第１の通信装置であって、前記高周波帯の光を複数の波長チャネルに分割し、各波長チャネルにおいて前記高周波帯の光を測定する第１の通信装置と、前記バンド分離フィルタによって分離された低周波数帯の光を受信する第２の通信装置であって、前記低周波帯の光を複数の波長チャネルに分割し、各波長チャネルにおいて前記低周波帯の光を測定する第２の通信装置とを備えたことを特徴とする。
【００２１】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の量子鍵配送システムであって、前記第１および第２の通信装置のそれぞれは、各波長における光の測定にあたって測定基底をランダムに変更可能なように構成されたことを特徴とする。
【００２２】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の量子鍵配送システムであって、前記光源は、偏波に関する量子もつれ光子対を生成し、前記第１の通信装置は、各波長チャネルにおいて前記高周波帯の光を偏波に関して測定し、前記第２の通信装置は、各波長チャネルにおいて前記低周波帯の光を偏波に関して測定することを特徴とする。
【００２３】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の量子鍵配送システムであって、前記光源は、所定の時間間隔のパルス列状の量子もつれ状態を有する量子もつれ光子対を生成し、前記第１の通信装置は、各波長チャネルにおいて前記高周波帯の光について、前記パルス間の位相差を測定し、前記第２の通信装置は、各波長チャネルにおいて前記低周波帯の光について、前記パルス間の位相差を測定することを特徴とする。
【００２５】
また、請求項５に記載の発明は、量子鍵配送システムにおいて量子もつれ状態にある光子を受信するための光子受信手段であって、受信した光子を複数の波長チャネルに分割する波長チャネル分離フィルタと、波長チャネル分離フィルタによって分割された波長チャンネルのそれぞれにおいて、前記受信した光子の量子もつれ状態を測定する光子測定装置とを備えたことを特徴とする。
【００２６】
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の光子受信手段であって、前記光子測定装置は、前記受信した光子の量子もつれ状態を測定するにあたって測定基底を変更可能に構成されたことを特徴とする。
【００２７】
また、請求項７に記載の発明は、請求項５または６に記載の光子受信手段であって、前記光子測定装置は、偏波に関する量子もつれ状態を測定するように構成されたことを特徴とする。
【００２８】
また、請求項８に記載の発明は、請求項５または６に記載の光子受信手段であって、前記光子測定装置は、所定の時間間隔のパルス列状の量子もつれ状態を測定するように構成されたことを特徴とする。
【００２９】
また、請求項９に記載の発明は、請求項１または２に記載の量子鍵配送システムにおいて秘密鍵を共有するための方法であって、前記第１の通信装置と前記第２の通信装置とは、各波長チャネルについて、自己の測定基底と測定時刻とを相手に知らせることと、対応する測定時刻における自己の測定結果と相手の測定基底とから秘密鍵を生成することとを備えることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。 
図２に、本発明の一実施形態によるＱＫＤシステムを示す。このＱＫＤシステムは、広帯域量子もつれ光子対を生成する広帯域偏波もつれ光源１１０と、生成された広帯域量子もつれ光子対をシグナル光子とアイドラ光子に帯域分離するバンド分離フィルタ１２０と、帯域分離されたシグナル光子を受信するアリスの通信装置１４０ａと、帯域分離されたアイドラ光子を受信するボブの通信装置１４０ｂとから構成される。
【００３１】
広帯域量子もつれ光源１１０は、シグナル光子とアイドラ光子の周波数の和が一定値ｆｃである光子対を発生する。この光源は、ＳＰＤＣに基づくものであってもよいし、ＳＦＷＭに基づくものであってもよい。ＳＰＤＣに基づく場合は、ｆｃ＝ｆｐであり、ＳＦＷＭに基づく場合は、ｆｃ＝２ｆｐである。生成された光子対は、バンド分離フィルタ１２０により、ｆｃ／２を境として高周波側（アイドラ側）と低周波側（シグナル側）とに帯域分離される。
【００３２】
図３に、生成された広帯域量子もつれ光のスペクトラムとバンド分離フィルタの帯域の関係を示す。図３に示すように、広帯域量子もつれ光源１１０によって生成された光子対は広帯域のスペクトラムを有する。バンド分離フィルタ１２０は、低周波側の通過帯域特性（図３の点線）と高周波側の通過帯域特性（図３の一点鎖線）とにより、広帯域量子もつれ光子対をシグナル側とアイドラ側の光子に分離する。分離されたシグナル側およびアイドラ側の光子はそれぞれ、光伝送路１３０ａ、１３０ｂを介してアリスとボブの通信装置１４０ａ、１４０ｂに伝送される。
【００３３】
各通信装置１４０ａ、１４０ｂは、受信した光子を複数の波長チャネルに分離する波長チャネル分離フィルタ１４２ａ、１４２ｂと、分離したそれぞれの波長チャネルで光子を検出する光子測定装置１５０ａ−１〜Ｎ、１５０ｂ−１〜Ｎと、それぞれの光子測定装置の測定結果を記録する記録装置１６０ａ−１〜Ｎ、１６０ｂ−１〜Ｎとを備えている。バンド分離フィルタ１２０で分離されたシグナル側およびアイドラ側の光子はそれぞれ、アリスおよびボブの波長チャネルフィルタ１４２ａ、１４２ｂによってそれぞれの波長チャネルに分離される。
【００３４】
ここで、アリスとボブの波長チャネル分離フィルタにおける波長チャネルの周波数配置は、図３に示すように、ｆｃ／２に対して対称となるように配置されている。例えば、波長チャネルの間隔が等しく、Δｆであるとし、ｆｃ／２に近い方のチャネルからチャネル１，２，．．．，Ｎと呼ぶことにすると、アリス側のチャネルｋの中心周波数ｆＡｋは、次式で与えられる。
【００３５】
【数３】
0004792330.tif 000004
【００３６】
同様に、ボブ側のチャネルｋの中心周波数ｆＢｋは、次式で与えられる。
【００３７】
【数４】
0004792330.tif 000005
【００３８】
また、各チャネルの透過帯域幅は、光伝送路の分散による影響が十分に小さくなるように設定する。
【００３９】
波長チャネル分離フィルタにより、チャネルごとに分離された光子は次いで、それぞれの光子測定装置１５０ａ−１〜Ｎ、１５０ｂ−１〜Ｎにより検出され、その検出結果がそれぞれの記録装置１６０ａ−１〜Ｎ、１６０ｂ−１〜Ｎにより記録される。
【００４０】
次に、アリスとボブは、各波長チャネルにおいて検出された光子の測定時刻と測定基底の情報について、古典通信路１７０を介して互いに公開する。この場合、アリスとボブは、各波長チャネルについて測定時刻と測定基底が一致した検出結果を用いて鍵を生成することができる。このように、本発明によれば、１つの広帯域量子もつれ光源を用いてＱＫＤシステムのチャネル数を増大することができ、これによってシステム全体として鍵の生成率を飛躍的に増大することが可能となる。
【００４１】
次に、図４を参照して、本発明の他の実施形態について説明する。この実施形態では、図２のＱＫＤシステムにおける広帯域量子もつれ光源に代えて、偏波もつれ光源を用いている。この場合、アリスとボブのそれぞれの通信装置における光子測定装置では、受信した光子の偏波測定を行うことになる。
【００４２】
図４に、光子の偏波測定を行う光子測定装置の一例を示す。この光子測定装置２５０は、図１の場合と同様に、基底選択を行う偏波変調器２５２と、基底選択された光子をＨ偏波とＶ偏波とに分岐する偏波ビームスプリッタ２５４と、偏波ビームスプリッタからの各偏波の光子を検出する光子検出器２５６、２５８とを備えている。光子測定装置２５０は、図２の波長チャネル分離フィルタ１４２ａ、１４２ｂの後段に配置され、各波長チャンネルにおいて、受信した光子の偏波測定を行う。
【００４３】
偏波変調器２５２は、ある波長チャネルにおいて受信した光の縦偏波成分と横偏波成分の間にπ／２の位相差を印加する。偏波変調器を駆動しない場合、２つの光子検出器２５６、２５８のいずれで光子を検出したかに応じて、受信した光子がＨであるかＶであるかを判定する。また、偏波変調器を駆動した場合、２つの光子検出器２５６、２５８のいずれで光子を検出したかに応じて、受信した光子がＲであるかＬであるかを判定する。
【００４４】
この偏波変調器の状態（測定基底）と光子検出器のどちらで光子を検出したか（測定結果）が、光子を検出した時刻と共に図２の記録装置により波長チャネルごとに記録される。そして、アリスとボブの間で、各波長チャネルにおける測定時刻と測定基底の情報を、古典通信を介して互いに通知することにより、自身の測定結果から、式（１）または式（２）を通じて、相手の測定結果を知ることができる。この場合、アリスとボブは、各波長チャネルについて測定時刻と測定基底が一致した測定結果を用いて鍵を生成することができる。このように、本発明によれば、１つの偏波もつれ光源を用いてＱＫＤのチャネル数を増大することができ、これによりシステム全体として鍵の生成率を飛躍的に増大することが可能となる。
【００４５】
次に、図５を参照して、本発明のさらに他の実施形態について説明する。この実施形態では、図２のＱＫＤシステムにおける広帯域量子もつれ光源に代えて、時間位置もつれ光源を用いる。時間位置もつれ光子対は、パルス状の量子もつれ状態であり、少なくとも２個以上の隣接するパルス間でコヒーレンスが保たれたポンプパルス列を光パラメトリック媒質に入力することによって得ることができる。この光子対は、連続するパルス列のどのパルスに存在するかは不確定であるが、光子対の一方があるパルス中に観測されれば、他方も必ず対応するパルス中に存在するという性質をもつ量子もつれ状態である。この場合、アリスとボブのそれぞれの通信装置における光子測定装置では、受信した連続パルス列の隣接パルス間の位相差測定を行うことになる。
【００４６】
図５に、連続するパルス列の隣接パルス間の位相差を検出する光子測定装置の一例を示す。ここで、連続するパルス列の間隔をΔｔとする。この光子測定装置３５０は、基底選択を行う位相変調器３５２と、位相変調された連続パルス列を分岐し、分岐した経路間にΔｔの遅延時間を与えて合波する１ビット遅延干渉計３５４と、該干渉計の２つの出力ポートからの光子を検出する光子検出器３５６、３５８とを備えている。光子測定装置３５０は、図２の波長チャネル分離フィルタ１４２ａ、１４２ｂの後段に配置され、各波長チャンネルにおいて、受信した連続パルス列の隣接パルス間の位相差を測定する。
【００４７】
位相変調器３５２は、ある波長チャネルにおいて受信した光パルス列の隣接パルス間の位相差をランダムに変調する。これにより、等価的に測定基底のランダムな選択が実現され、後続の１ビット遅延干渉計３５４と２つの光子検出器３５６−１、３５６−２により隣接パルス間の位相差を測定する。
【００４８】
具体的には、アリスとボブは、位相変調器により、波長チャネル分離フィルタを介して受信した光パルス列の隣接パルス間の位相差を０またはπ／２でランダムに変調する。この位相変調された隣接パルスを、１ビット遅延干渉計において干渉させ、この干渉計からの光子を２つの光子検出器で検出する。アリスとボブが共に位相差０で位相変調を行った場合、時間位置もつれ光子対の性質により、アリスが光子検出器の一方で光子を検出すると、ボブは必ず２つの光子検出器のうち、対応する光子検出器の方で光子を検出する。すなわち、アリスとボブの測定結果には正相関がある。
【００４９】
一方、アリスとボブが共に位相差π／２で位相変調したときは、アリスが光子検出器の一方で光子を検出すると、ボブは必ず２つの光子検出器のうち、位相差０で位相変調を行った場合とは逆の光子検出器で光子を検出する。すなわち、アリスとボブの測定結果には負相関がある。また、アリスとボブが互いに異なる位相差で位相変調を行った場合は、アリスとボブがどちらの光子検出器で光子を検出するかの測定結果は無相関となる。
【００５０】
この位相変調器の変調位相（測定基底）と光子検出器のどちらで光子を検出したか（測定結果）が、光子を検出した時刻と共に図２の記録装置により波長チャネルごとに記録される。そして、アリスとボブの間で、各波長チャネルにおける測定時刻と測定基底の情報を、古典通信を介して互いに通知することにより、自身の測定結果から、上述のように相手の測定結果を知ることができる。この場合、アリスとボブは、各波長チャネルについて測定時刻と測定基底が一致した測定結果を用いて鍵を生成することができる。このように、本発明によれば、１つの時間位置もつれ光源を用いてＱＫＤのチャネル数を増大することができ、システム全体として鍵の生成率を飛躍的に増大することが可能となる。
【００５１】
以上、本発明について、いくつかの実施形態について具体的に説明したが、本発明の原理を適用できる多くの実施可能な形態に鑑みて、ここに記載した実施形態は、単に例示に過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。ここに例示した実施形態は、本発明の趣旨から逸脱することなくその構成と詳細を変更することができる。さらに、説明のための構成要素および手順は、本発明の趣旨から逸脱することなく変更、補足、またはその順序を変えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】従来の偏波もつれ光子対を用いたＱＫＤシステムの一例を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による広帯域量子もつれ光子対を用いたＱＫＤシステムの一例を示すブロック図である。
【図３】図２における広帯域量子もつれ光子対のスペクトラムと、バンド分離フィルタおよびチャンネル分離フィルタの帯域の関係を示す図である。
【図４】本発明の他の実施形態における光子測定装置の一例を示すブロック図である。
【図５】本発明の他の実施形態における光子測定装置の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５３】
３０ａ，３０ｂ，１３０ａ，１３０ｂ  光伝送路
４０ａ，４０ｂ，１４０ａ，１４０ｂ  通信装置
２５０，３５０  光子測定装置
【図１】
0004792330.tif 000006
【図２】
0004792330.tif 000007
【図３】
0004792330.tif 000008
【図４】
0004792330.tif 000009
【図５】
0004792330.tif 000010