(57)【要約】【課題】  １：Ｎ接続構造の量子暗号鍵配布システムにおいて、送信器と複数の受信器の各々との間で共有される暗号鍵の生成および管理を容易にする。【解決手段】  送信器１と複数の受信器７、８、９との間に受信器を選択する光スイッチ５を設ける。送信器１の制御部３は、選択された受信器に量子暗号鍵を配布するための割当て時間を当該受信器と送信器との間の量子暗号鍵生成速度が速いほど短く、遅いほど長くなるように設定し、こうして生成された受信器ごとの暗号鍵を鍵メモリ４に格納する。【選択図】  図１
2007053591.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信器と複数の受信器とがそれぞれ光伝送媒体を通して接続された量子暗号鍵配布システムにおいて、
前記送信器から前記複数の受信器の各々に到達する光子ビット数を相対的に設定可能な伝送手段と、
前記送信器と前記複数の受信器の各々との間で単位時間当たりに共有される鍵量に基づいて前記伝送手段の相対的な設定状態を決定する制御手段と、
を有することを特徴とする量子暗号鍵配布システム。
【請求項２】
前記伝送手段は前記送信器を前記複数の受信器の選択された１つに接続する経路切換手段からなり、前記制御手段は、前記単位時間当たりに共有される鍵量に基づいて、前記経路切換手段により選択される各受信器に対する量子暗号鍵を配布するための割り当て時間を設定することを特徴とする請求項１に記載の量子暗号鍵配布システム。
【請求項３】
前記割り当て時間は、前記選択された受信器と前記送信器との間の前記単位時間当たりに共有される鍵量が大きいほど短く、少ないほど長く設定されることを特徴とする請求項２に記載の量子暗号鍵配布システム。
【請求項４】
前記選択された受信器と前記送信器との間で共有されている暗号鍵を保持する暗号鍵保持手段を更に有し、
前記制御手段は、前記暗号鍵保持手段に保持されている各受信器の暗号鍵から当該受信器との暗号通信に使用された暗号鍵を除去し、所定の鍵量を基準として量子暗号不足量を計測し、
前記割り当て時間は、前記選択された受信器と前記送信器との間の前記単位時間当たりに共有される鍵量と前記量子暗号不足量とに基づいて設定されることを特徴とする請求項２に記載の量子暗号鍵配布システム。
【請求項５】
前記割り当て時間は、前記量子暗号鍵不足量を、前記選択された受信器と前記送信器との間の前記単位時間当たりに共有される鍵量で割った値が大きいほど長く、小さいほど短く設定されることを特徴とする請求項４に記載の量子暗号鍵配布システム。
【請求項６】
前記伝送手段は前記送信器を有する親局に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の量子暗号鍵配布システム。
【請求項７】
前記伝送手段は、前記送信器および前記複数の受信器とは別の位置に設置された少なくとも１つの切換局に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の量子暗号鍵配布システム。
【請求項８】
前記伝送手段は、前記複数の受信器をそれぞれ有する複数の子局の少なくとも１つに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の量子暗号鍵配布システム。
【請求項９】
送信器と複数の受信器とがそれぞれ光伝送媒体を通して接続された量子暗号鍵配布システムにおいて、
前記送信器と前記複数の受信器との間の前記光伝送媒体に設けられた少なくとも一つの分岐光導波路と、
前記分岐光導波路の分岐比を等しいとした場合の前記送信器と各受信器との間の単位時間当たりに共有される鍵量を決定する制御手段と、
前記送信器と各受信器との間の前記単位時間当たりに共有される鍵量に基づいて前記分岐光導波路の各受信器への分岐比が設定されていることを特徴とする量子暗号鍵配布システム。
【請求項１０】
前記送信器と各受信器との間の前記単位時間当たりに共有される鍵量が低い分岐先受信器へ向かう前記分岐光導波路の分岐比を相対的に大きく、高い分岐先受信器へ向かう前記分岐光導波路の分岐比を相対的に小さく設定されていることを特徴とする請求項９に記載の量子暗号鍵配布システム。
【請求項１１】
前記送信器は、前記複数の受信器のうち少なくとも２つの受信器に同じビット列が生成された場合には、当該ビット列を廃棄し量子暗号鍵としては使用しないことを特徴とする請求項１０に記載の量子暗号鍵配布システム。
【請求項１２】
送信器と複数の受信器とがそれぞれ光伝送媒体を通して接続されたシステムにおける量子暗号鍵配布方法において、
ａ）前記送信器と前記複数の受信器の各々との間で単位時間当たりに共有される鍵量（以下、鍵生成速度という。）を求め、
ｂ）前記鍵生成速度の差異を減少させるように、前記送信器から前記複数の受信器の各々に到達する光子ビット数を相対的に設定する、
ことを特徴とする量子暗号鍵配布方法。
【請求項１３】
前記ｂ）は、
前記送信器と前記複数の受信器の各々との間の鍵生成速度に基づいて、前記送信器が各受信器に対する量子暗号鍵を配布するための割り当て時間を設定し、
前記割り当て時間に従って前記送信器と前記複数の受信器とを選択的に接続する、
ことを特徴とする請求項１２に記載の量子暗号鍵配布方法。
【請求項１４】
前記割り当て時間は、前記選択された受信器と前記送信器との間の前記鍵生成速度が大きいほど短く、少ないほど長く設定されることを特徴とする請求項１３に記載の量子暗号鍵配布方法。
【請求項１５】
前記割当て時間は、前記選択された受信器と前記送信器との間の鍵生成速度に反比例するように設定されることを特徴とする請求項１４に記載の量子暗号鍵配布方法。
【請求項１６】
前記ｂ）は、
前記選択された受信器と前記送信器との間で共有されている暗号鍵を保持し、
前記保持されている各受信器の暗号鍵から当該受信器との暗号通信に使用された暗号鍵を除去し、
所定の鍵量を基準として各受信器に対する量子暗号不足量を計測し、
前記割り当て時間は、前記選択された受信器と前記送信器との間の前記鍵生成速度と前記量子暗号不足量とに基づいて設定されることを特徴とする請求項１２に記載の量子暗号鍵配布方法。
【請求項１７】
前記割り当て時間は、前記量子暗号鍵不足量を前記鍵生成速度で割った値が大きいほど長く、小さいほど短く設定されることを特徴とする請求項１６に記載の量子暗号鍵配布方法。
【請求項１８】
前記割当て時間は、前記量子暗号鍵不足量を前記鍵生成速度で割った値に比例して設定されることを特徴とする請求項１７に記載の量子暗号鍵配布方法。
【請求項１９】
前記ａ）において、前記送信器から前記複数の受信器の各々への光分岐比を等しいとした場合の前記送信器と各受信器との間の鍵生成速度を求め、
前記ｂ）において、前記送信器と各受信器との間の前記鍵生成速度に基づいて前記分岐比を設定する、
ことを特徴とする請求項１２に記載の量子暗号鍵配布方法。
【請求項２０】
前記送信器と各受信器との間の鍵生成速度が等しくなるように前記分岐比が設定されることを特徴とする請求項１９に記載の量子暗号鍵配布方法。
【請求項２１】
前記複数の受信器のうち少なくとも２つの受信器に同じビット列が生成されたか否かを判定し、
少なくとも２つの受信器に同じビット列が生成された場合には、当該ビット列を量子暗号鍵としては使用しない、
ことを特徴とする請求項１９に記載の量子暗号鍵配布方法。
【請求項２２】
送信器と複数の受信器とがそれぞれ光伝送媒体を通して接続されたシステムにおける前記送信器での量子暗号鍵配布方法をコンピュータに実行させるためのプログラムにおいて、
ａ）前記送信器と前記複数の受信器の各々との間で単位時間当たりに共有される鍵量（以下、鍵生成速度という。）を求めるステップと、
ｂ）前記鍵生成速度の差異を減少させるように、前記送信器から前記複数の受信器の各々に到達する光子ビット数を相対的に設定するステップと、
を有することを特徴とするプログラム。
【請求項２３】
前記ｂ）は、
前記送信器と前記複数の受信器の各々との間の鍵生成速度に基づいて、前記送信器が各受信器に対する量子暗号鍵を配布するための割り当て時間を設定するステップと、
前記割り当て時間に従って前記送信器と前記複数の受信器とを選択的に接続するステップと、
を有することを特徴とする請求項２２に記載のプログラム。
【請求項２４】
前記ｂ）は、
前記選択された受信器と前記送信器との間で共有されている暗号鍵を保持するステップと、
前記保持されている各受信器の暗号鍵から当該受信器との暗号通信に使用された暗号鍵を除去するステップと、
所定の鍵量を基準として各受信器に対する量子暗号不足量を計測するステップと、
前記割り当て時間を、前記選択された受信器と前記送信器との間の前記鍵生成速度と前記量子暗号不足量とに基づいて設定するステップと、
を有することを特徴とする請求項２２に記載のプログラム。
【請求項２５】
前記割り当て時間は、前記量子暗号鍵不足量を前記鍵生成速度で割った値が大きいほど長く、小さいほど短く設定されることを特徴とする請求項２４に記載のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は量子暗号通信システムに係り、特に量子暗号鍵を配布する親局と受信する子局との間で暗号鍵を共有するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インタネット等の普及に伴い、送受信されるデータの秘匿性がますます重要な事項になっており、インタネット等によって通信されるデータは盗聴を防ぐために暗号化されるのが一般的である。特に、量子暗号は、現在一般的に利用されている数列による暗号ではなく、量子力学の原理によって物理的にその安全性が保証された暗号である。したがって、これまでの暗号化技術のように時間をかければ解読できるものとは異なり、非常に高い秘匿性を有する通信システムを実現できるものと期待されている。
【０００３】
これまでの暗号通信では、送信データを数式によって暗号化しているので、光通信システムでは受信側にデータが確実に届くように、強い光、つまり多量の光子を送出する必要がある。これに対し、量子暗号では、量子の物理的特性を引き出すために、光通信を行う場合に１個の光子だけを使用している。つまり、量子暗号では１個の光子で１ビットのデータ“０”または“１”を伝送している。
【０００４】
図１３は、一般的な量子暗号通信システムの構成例を示すブロック図である。基地局Ａの量子暗号鍵送信器１０１と基地局Ｂの量子暗号鍵受信器１０２との間は光ファイバ１０５で接続され、基地局Ａのデータ送受信器１０６と基地局Ｂのデータ送受信器１０７との間は公衆網やインタネット網等のデータ伝送路１０９で接続されている。
【０００５】
まず、基地局Ａの量子暗号鍵送信器１０１と基地局Ｂの量子暗号鍵受信器１０２との間で所定の量子暗号鍵配布プロトコルにしたがって暗号鍵を生成し、それぞれの鍵メモリ１０３および１０４に格納する。続いて、基地局Ａのデータ送受信器１０６は、鍵メモリ１０３に格納された暗号鍵を用いて平文（＝暗号化されていない文）を暗号化し（暗号文１０８）、その暗号文１０８を基地局Ｂにデータ伝送路１０９を通して送信する。基地局Ｂのデータ送受信器１０７は鍵メモリ１０４に格納された暗号鍵を用いて、受信した暗号文１０８を復号し、元の平文を得る。
【０００６】
量子暗号鍵を生成するプロトコルは、例えば非特許文献１に記載されている。以下、非特許文献１に記載された量子暗号鍵配送アルゴリズムについて簡単に説明する。ここでは、通常の呼称に従って、図１３の量子暗号鍵送信器１０１をＡｌｉｃｅ、基地局Ｂの量子暗号鍵受信器１０２をＢｏｂと呼ぶ。
【０００７】
図１４は、一般的な量子暗号鍵生成の流れを示すフローチャートである。Ａｌｉｃｅには２つの乱数源が設けられ、一方の乱数を暗号鍵の素データ、他方の乱数を基底とし、これらの組み合わせにより１つの光子に対して、０、π／２、π、−π／２の４通りの変調をランダムに施してＢｏｂへ送信する。
【０００８】
一方、Ｂｏｂには基底に対応する乱数源が設けられ、Ａｌｉｃｅより送られてきた光子に対して、基底乱数の値が“０”である場合には位相０の変調を、“１”である時には位相−π／２の変調を施す。これによって、ＡｌｉｃｅとＢｏｂの両者が施した変調の基底が同一である場合、素データの値をＢｏｂは正しく検出することができ、異なる場合には素データの値に依らずＢｏｂは乱数０／１の値をランダムに得る。こうしてＡｌｉｃｅおよびＢｏｂの間の変調位相深さの差に依存した単一光子検出出力（生鍵）が得られ、その後、通常の多光子通信により基底の一部分を照合することにより基底が一致したビット列（選別鍵）を共有する（基底処理）。
【０００９】
しかしながら、上述したようにして共有したビット列には光ファイバ１０５や受信器１０２に起因する誤りが含まれており、この誤りを訂正する誤り訂正処理(Error Correction)が必要となる。加えて伝送路途中に存在する盗聴者が光子情報を覗き見た場合にも共有ビット列に誤りが発生する。したがって、最終的に使用する暗号鍵を共有するためには、誤りを訂正する誤り訂正処理だけでなく、誤りの頻度（誤り率）に基づいて、盗聴されたと想定し得る情報量を削減する秘匿増強処理(Privacy Amplification)が必要となる。
【００１０】
誤り訂正処理の一例としては、送信器１０１および受信器１０２において選別鍵のビット列を複数のブロックに分割し、各ブロックのパリティを照合することによって誤りを含むブロックを特定し、当該ブロックに関してハミング符号を適用する等して誤り訂正を行う。加えて、１つのブロック内に偶数個の誤りを含む場合を想定し、ビット列をランダムに並び替えて再度パリティ照合並びに誤り訂正を行う。このような確認作業を複数回（Ｖ回）繰り返すことによって秘密ビット列の残留エラー検知を行う。秘匿増強処理は、鍵配布中に漏洩した可能性のある情報量を除去し新たな乱数を生成する過程である。ここではＧビットの鍵情報をＦビット（Ｆ＜Ｇ）に振るい落とす。
【００１１】
このようにして暗号鍵が生成されるが、上述したように量子暗号では１個の光子で１ビットのデータを伝送しているため、基地局ＡおよびＢ間の距離Ｌが大きくなると、一般に、光ファイバ１０５の伝播損失による光子の消失やビットエラーの発生などによって量子暗号鍵の生成速度が低下するという性質がある（非特許文献２参照）。
【００１２】
図１５は、伝送距離に依存する量子暗号鍵の生成速度の変化を概略的に示すグラフである。量子暗号鍵の生成速度は、単位時間あたりの選別鍵の鍵量、誤り訂正後の鍵量、あるいは、秘匿増強後の最終鍵の鍵量として定義可能である。これらのうちいずれかの鍵量に基づいて、暗号鍵生成速度を実際に測定する。あるいは、次のような一般式を用いて算出することも可能である。
【００１３】
上述した誤り訂正後の鍵量を用いた量子暗号鍵の生成速度（生成率）は、一般に次に示す式で表すことができる。
【００１４】
【数１】
2007053591.tif 000003
【００１５】
ここで、各記号の意味は以下の通りである。
【００１６】
Ｒ：量子暗号鍵の生成率
χ：誤り訂正効率
e：量子誤り率
Pd：光子検出器のダークカウント確率
η：光子検出器の量子効率
L：伝送距離
S：距離L伝送後に、光子検出器に1ビットスロットあたり1個以上の光子が到達する確率
N：1ビットスロットあたりに含まれる平均光子数
α：光伝送路の単位距離あたりの損失
β：量子暗号装置内部の損失。
【００１７】
また、量子暗号システムは、量子暗号鍵配布元である親局と、量子暗号鍵配布先である複数の子局からなる１：Ｎ接続構造をとることもできる。
【００１８】
図１６は１：Ｎ接続構成を有する量子暗号鍵配布システムの一例を示すブロック図である。このシステムでは、親局の量子暗号鍵送信器１０１と、子局Ａ、子局Ｂおよび子局Ｃの量子暗号受信器１１１、１１２および１１３とが光スイッチ１１０を介して接続され、光スイッチ１１０を切り替えることにより、親局から子局Ａ、子局Ｂ、子局Ｃそれぞれに量子暗号鍵を順次配布することができる。
【００１９】
また、特表平９−５０２３２０号公報（特許文献１）には、１：Ｎ接続構造を有する量子暗号鍵配布システムの別の例が開示されている。このシステムでは、送信器Ｔが５０／５０結合器を通して複数の受信器Ｒへ暗号鍵を配送することができる。
【００２０】
【特許文献１】特表平９−５０２３２０号公報
【非特許文献１】"An Autocompensating Fiber-Optic Quantum Cryptography System Based on Polarization Splitting of Light" Donald S.Bethune and Wikkiam P. Risk, IEEE Journal of Quantum Electronics vol. 35, No. 4, March 2000, pp.340-347
【非特許文献２】"Security against eavesdropping in quantum cryptography" N. Lutkenhaus, Physical Review A vol. 54, 1996, pp.97-111
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、送信器（Ａｌｉｃｅ）が複数の受信器（Ｂｏｂ）へ量子暗号鍵を配布する１：Ｎ接続構成のシステムの場合、Ａｌｉｃｅから各Ｂｏｂまでの距離が異なると鍵生成速度が相違し、そのために共有される暗号鍵の管理が複雑になるという問題が生じる。
【００２２】
たとえば、図１６に示す量子暗号鍵配布システムでは、親局と子局Ａ、子局Ｂ、子局Ｃとの間の距離ＬＡ、ＬＢ、ＬＣは一般には等しくないので、上述したように、親局と子局Ａ、子局Ｂ、子局Ｃとの間のそれぞれの量子暗号鍵生成速度ＲA，ＲB，ＲCも一般に等しくない。このために、１：Ｎ接続構造の量子暗号鍵配布システムでは、量子暗号鍵の生成および使用の管理が複雑化する。
【００２３】
さらに、暗号鍵生成速度は、必ずしも光ファイバの伝送距離だけに依存するものではない。たとえば光ファイバの損失などの特性によっては必ずしも遠いほど量子暗号鍵生成速度が遅いとは限らない。いずれにしても、複数の子局の間で暗号鍵生成速度が異なることは、生成後の暗号鍵の管理を複雑にすることに変わりはない。
【００２４】
そこで、本発明の目的は、上記従来の問題点を解消し、共有される暗号鍵の生成および管理を容易にする１：Ｎ接続構成の量子暗号鍵配布システムおよび量子暗号鍵配布方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明によれば、１：Ｎ接続構造の量子暗号鍵配布システムの複数の受信器間の量子暗号鍵生成速度の差異を擬似的に縮小することにより、量子暗号鍵の生成と使用の管理を簡単化する。すなわち、量子暗号鍵の配布元である送信器から複数の受信器の各々に到達する光子ビット数を相対的に設定可能な伝送手段を設け、送信器と複数の受信器の各々との間で単位時間当たりに共有される鍵量（鍵生成速度あるいは鍵生成率）に基づいて制御手段が伝送手段の相対的な設定状態を決定する。
【００２６】
本発明の一実施形態によれば、このような伝送手段として、送信器を複数の受信器の選択された１つに接続する経路切換手段（たとえば光スイッチ）を用いることができる。この場合、制御手段は、単位時間当たりに共有される鍵量に基づいて、経路切換手段により選択される各受信器に対する量子暗号鍵を配布するための割り当て時間を設定する。割り当て時間は、選択された受信器と送信器との間の単位時間当たりに共有される鍵量が大きいほど短く、少ないほど長く設定されることが望ましい。複数の受信器の各々が送信器と共有する鍵量の差異が縮小されるからである。特に、割当て時間は、選択された受信器と送信器との間の鍵生成速度に反比例するように設定されることが望ましい。複数の受信器の各々が送信器と共有する鍵量がほぼ均一になるからである。
【００２７】
本発明の他の実施形態によれば、選択された受信器と送信器との間で共有されている暗号鍵を保持する鍵メモリを更に有し、制御手段は、鍵メモリに保持されている各受信器の暗号鍵から当該受信器との暗号通信に使用された暗号鍵を除去し、所定の鍵量を基準として量子暗号不足量を計測し、割り当て時間を選択された受信器と送信器との間の鍵生成速度と量子暗号不足量とに基づいて設定する。この時の割り当て時間は、量子暗号鍵不足量を、選択された子局と親局との間の鍵生成速度で割った値が大きいほど長く、小さいほど短く設定されることが望ましい。たとえば鍵生成速度が低いものの鍵不足量も小さい場合には、あまり多くの鍵を必要としていないと合理的な判断が可能となるからである。
【００２８】
本発明の更に別の実施形態によれば、送信器と複数の受信器との間の光伝送媒体に少なくとも一つの分岐光導波路を設け、その分岐光導波路の分岐比を等しいとした場合の送信器と各受信器との間の鍵生成速度を決定し、この鍵生成速度に基づいて分岐光導波路の各受信器への分岐比を設定する。鍵生成速度が低い分岐先受信器へ向かう分岐光導波路の分岐比を相対的に大きく、鍵生成速度が高い分岐先受信器へ向かう前記分岐光導波路の分岐比を相対的に小さく設定することが望ましい。さらに、送信器は、複数の受信器のうち少なくとも２つの受信器に同じビット列が生成された場合には、当該ビット列を廃棄し量子暗号鍵としては使用しないことが望ましい。
【発明の効果】
【００２９】
上述したように、本発明によれば、量子暗号鍵の配布元（送信器）と各配布先（受信器）との間の鍵生成速度に基づいて、配布元から各配布先に到達する光子ビット数を、たとえば接続割り当て時間あるいは光分岐比を用いて相対的に設定することで、複数の配布先間の量子暗号鍵生成速度の差異を擬似的に縮小することができ、量子暗号鍵の生成と使用の管理を簡単化することができる。
【００３０】
さらに、受信器と送信器との間の鍵生成速度だけでなく量子暗号不足量も考慮して割り当て時間を設定することにより、たとえば鍵生成速度が低いものの鍵不足量も小さい場合にはあまり多くの鍵を必要としていないと判断することができ、より合理的な鍵配布を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
１．第１実施形態
図１は本発明の第１実施形態による量子暗号鍵配布システムの構成を示すブロック図である。ただし、ここでは説明を煩雑にしないために、１つの親局から３つの子局へ暗号鍵を配布する場合を一例として取り上げる。また、暗号文を送受信するデータ送受信系（図１３参照）は省略している。
【００３２】
本実施形態による量子暗号通信システムは、親局と子局Ａ、子局Ｂ、子局Ｃとから構成され、親局と各子局はそれぞれ長さの異なる光ファイバ６によって接続されている。ここで親局と子局Ａ、子局Ｂ、子局Ｃとの間の光ファイバの距離をそれぞれＬＡ、ＬＢ、ＬＣとし、ＬＡ＜ＬＢ＜ＬＣの関係にあるものとする。
【００３３】
親局は量子暗号鍵送信器１と光スイッチ５とを有し、送信器１は鍵生成部２、制御部３および鍵メモリ４を有する。光スイッチ５は制御部３により後述するように切換制御される。子局Ａ，ＢおよびＣはそれぞれ量子暗号鍵受信器７，８および９を有し、それぞれ光ファイバ６を通して光スイッチ５に接続されている。以下、量子暗号鍵送信器を「送信器」、量子暗号鍵受信器を「受信器」という。
【００３４】
光スイッチ５は、制御部３の切換制御に従って、送信器１の鍵生成部２と、子局Ａの受信器７、子局Ｂの受信器８および子局Ｃの受信器９のいずれか１つの受信器と、を光学的に接続する。鍵生成部２および鍵メモリ４も制御部３により制御される。ここで、制御部３はプログラム制御プロセッサあるいはコンピュータであり、図示しないメモリに格納されたプログラムを実行することにより本発明による量子暗号鍵配布システムを制御する。鍵生成部２と光スイッチ５により選択され接続された子局の受信器とは、対応する光ファイバ６を通して、量子暗号鍵を生成するプロトコル（例えば、非特許文献１参照）に従って暗号鍵を生成する。最終的に得られた暗号鍵は、送信器１の鍵メモリ４と当該子局の受信器の鍵メモリ（図示せず）に格納される。こうして光スイッチ５により子局Ａ、ＢおよびＣを後述する時間関係に従って順次選択し、子局Ａ、ＢおよびＣの各々との間で使用される暗号鍵を送信器１の鍵メモリ４に個別に格納する。
【００３５】
なお、親局と各子局との間でビット同期を取る方法としては、量子暗号鍵配布とは別のチャネルを用いて同期をとるか、光スイッチ５が各子局に切り替えられた直後に同期を取るためのシーケンスを挿入するか、あるいは、量子暗号鍵を配布する光ファイバと同一の光ファイバを用い量子暗号鍵配布とは別の光波長（波長多重方式）を用いて親局と各子局との間で同期をとる、などの方法がある。これらの技術は当業者によく知られた技術であるから、ここでは説明を省略する。
【００３６】
また、親局と子局Ａ、子局Ｂ、子局Ｃとの間は、公衆網や携帯電話網あるいはインタネット網等のデータ通信路で接続されており、親局と子局Ａ、子局Ｂ、子局Ｃの有するデータ送受信器によってデータの送受信が可能となっているが、この部分は図１３に示した従来の量子暗号鍵配布システムと同様であり、本発明と直接関係しないので、図１では図示を省略している。
【００３７】
図２（Ａ）は光スイッチ５の切換シーケンスおよび各子局の接続時間を示すタイミングチャートであり、（Ｂ）は親局と各子局との間の距離Ｌと暗号鍵生成速度Ｒとの関係を示すグラフである。図２（Ａ）において、ＴＡ、ＴＢ、ＴＣは、親局から子局Ａ、Ｂ、Ｃへそれぞれ量子暗号鍵を配布するために割当てられた時間の長さを示し、光スイッチ５の各子局の接続時間に対応する。すなわち、親局の鍵生成部２と各子局の受信器との間の変調位相深さの差に依存した単一光子検出出力がビット列である生鍵として得られ、基底照合によりビット列（選別鍵）を共有し、さらに誤り訂正処理および秘匿増強処理により、各子局の受信器に最終的なビット列（暗号鍵）が生成され、親局の鍵メモリ４には子局Ａ、ＢおよびＣごとの最終的なビット列（暗号鍵）が格納され管理される。
【００３８】
こうして親局と各子局との間で生成された最終的なビット列が蓄積され、ある子局との間で暗号通信を行う場合には、鍵メモリ４に蓄積された対応する子局のビット列から量子暗号鍵を読み出して使用する。量子暗号鍵は、所定間隔であるいは適宜更新されることが望ましい。そこで、親局から子局Ａ、Ｂ、Ｃへの量子暗号鍵配布が終了する単位を１シーケンスとし、その単位シーケンスを繰り返すことで暗号鍵の更新を行う。
【００３９】
図２（Ｂ）に示すように、親局と子局Ａ、子局Ｂ、子局Ｃとの間の距離ＬＡ、ＬＢ、ＬＣがＬＡ＜ＬＢ＜ＬＣの関係にあるものとすると、既に説明したように、子局Ａ、子局Ｂ、子局Ｃにおける量子暗号鍵生成速度ＲＡ、ＲＢ、ＲＣはＲＡ＞ＲＢ＞ＲＣの関係となる。このような量子暗号鍵配布システムにおいて、本実施形態による量子暗号鍵配布方法は光スイッチ５を次のように制御する。
【００４０】
親局から子局Ａ、Ｂ、Ｃへそれぞれ量子暗号鍵を配布するための割当て時間ＴＡ、ＴＢ、ＴＣは、ｋを定数として、
ＴＡ＝ｋ／ＲＡ
ＴＢ＝ｋ／ＲＢ
ＴＣ＝ｋ／ＲＣ
となるように設定される。すなわち、割当て時間ＴＡ、ＴＢ、ＴＣは量子暗号鍵生成速度ＲＡ、ＲＢ、ＲＣに反比例するよう設定される。したがって、一回の単位シーケンスで各子局に配布される鍵の量は、
ＴＡ×ＲＡ＝ＴＢ×ＲＢ＝ＴＣ×ＲＣ＝ｋ
であり全て等しくなる。
【００４１】
一方、従来技術により、割当て時間を各子局とも等しい時間Ｔとした場合は、一回の単位シーケンスで各子局に配布される鍵の量が子局ごとに異なってしまう。
【００４２】
図３（Ａ）は本実施形態による単位シーケンスで配布される鍵量を子局ごとに示すグラフであり、（Ｂ）は従来例による単位シーケンスで配布される鍵量を子局ごとに示すグラフである。図３（Ａ）に示すように、この単位シーケンスの繰り返しにより親局から各子局への量子暗号鍵配布を行えば、常に各子局にほぼ等しい量の量子暗号鍵が配布される。図３（Ｂ）に示す従来例と比較すれば分かるように、本実施形態によれば量子暗号鍵の生成と使用の管理を簡単化することができる。
【００４３】
なお、割当て時間ＴＡ、ＴＢ、ＴＣを算出するに当たって必要となる子局Ａ、子局Ｂ、子局Ｃにおける量子暗号鍵生成速度ＲＡ、ＲＢ、ＲＣは、単位時間あたりの選別鍵の鍵量、誤り訂正後の鍵量、あるいは、秘匿増強後の最終鍵の鍵量を実際に測定することで決定すればよい。あるいは既に述べた（式１）により算出してもよい。
【００４４】
また、本実施形態では、単位シーケンスの中で、量子暗号鍵生成速度が速い子局から順に量子暗号鍵を配布しているが、この順番に限らず任意の順番で量子暗号鍵を配布した場合にも同様の効果が得られる。
【００４５】
さらに、本実施形態では、親局との距離が遠い子局ほど量子暗号鍵生成速度が遅い例を示したが、光ファイバの損失などの特性によっては必ずしも遠いほど量子暗号鍵生成速度が遅いとは限らない。そのような場合でも量子暗号鍵を配布するための割当て時間を量子暗号鍵生成速度に反比例するよう設定すれば、同様の効果が得られる。
【００４６】
また、本実施形態では、量子暗号鍵を配布するための割当て時間を量子暗号鍵生成速度に反比例するよう設定する例を示したが、必ずしも正確に反比例させなくてもよい。量子暗号鍵生成速度が高いほど割当時間を短く、量子暗号鍵生成速度が低いほど割当時間を長く設定することでも、子局ごとの鍵量のばらつきが少なくなるのであるから同様の効果が得られる。
【００４７】
２．第２実施形態
図４は本発明の第２実施形態による量子暗号鍵配布システムの構成を示すブロック図である。ただし、図１に示すブロックと同一機能を有するブロックには同一参照番号を付して詳細な説明は省略する。
【００４８】
図４の第２実施形態が図１の第１実施形態と相違する点は、光スイッチ５が親局の内部ではなく、親局とは別の場所に設置された切換局１０内に設けられた点、および、この切換局１０が親局と光ファイバ１１および制御経路１２により接続されている点である。この制御経路１２は、光ファイバ１１と物理的に異なる経路を用いてもよいし、あるいは同じ光ファイバ１１を用いて量子暗号鍵配布で用いる光波長とは別の波長のチャネルを用いてもよい。その他の構成は図１の第１実施形態と同様である。
【００４９】
図４において、親局とは別の場所に設置された切換局１０の内部に設けられた光スイッチ５は、親局の量子暗号鍵送信器1の制御部３により制御経路１２を通して制御される。このときの光スイッチ５の動作は図２（Ａ）で説明した通りである。すなわち、親局と子局Ａ、子局Ｂ、子局Ｃとの間の距離ＬＡ、ＬＢ、ＬＣがＬＡ＜ＬＢ＜ＬＣの関係にあるものとすると、子局Ａ、子局Ｂ、子局Ｃにおける量子暗号鍵生成速度ＲＡ、ＲＢ、ＲＣはＲＡ＞ＲＢ＞ＲＣの関係となる。このような量子暗号鍵配布システムにおいて、本実施形態による量子暗号鍵配布方法によれば、親局から子局Ａ、Ｂ、Ｃへそれぞれ量子暗号鍵を配布するための割当て時間ＴＡ、ＴＢ、ＴＣは、量子暗号鍵生成速度ＲＡ、ＲＢ、ＲＣに反比例するように、あるいは、量子暗号鍵生成速度が高いほど割当時間を短く量子暗号鍵生成速度が低いほど割当時間を長くなるように、設定され、一回の単位シーケンスで各子局に配布される鍵の量を全て等しく、あるいは、ばらつきが少なくなるようにする。
【００５０】
第２実施形態では親局と全ての子局を直接光ファイバで接続する必要がなくなるため、切換局１０の位置を適当に定めることにより、光ファイバの敷設コスト、あるいはレンタルコストを削減できるという効果がある。その他の動作および効果は第１実施形態で説明したとおりである。
【００５１】
３．第３実施形態
図５は本発明の第３実施形態による量子暗号鍵配布システムの構成を示すブロック図である。ただし、図４に示すブロックと同一機能を有するブロックには同一参照番号を付して詳細な説明は省略する。
【００５２】
図５の第３実施形態が図４の第２実施形態と相違する点は、光スイッチ１７および光スイッチ１８をそれぞれ内部に設けた２つの切換局１４および１５がシリアルに接続されており、親局は切換局１４の光スイッチ１７を通して子局Ａに接続可能であり、切換局１４の光スイッチ１７および切換局１５の光スイッチ１８を通して子局ＢあるいはＣに接続可能である点である。次に具体的な動作を説明する。
【００５３】
図６は本実施形態における光スイッチ１７および１８の動作を示すテーブルである。切換局１４の光スイッチ１７は切換位置としてＡの位置およびスルーの位置を選択することができる。Ａの位置を選択することで、親局の送信器１は子局Ａの受信器７に接続され、量子暗号鍵の配布先が子局Ａの受信器７となる。スルーの位置を選択することで後段の光スイッチ１８に接続される。
【００５４】
切換局１５の光スイッチ１８は切換位置としてＢの位置およびＣの位置を選択することができる。Ｂの位置を選択することで、親局の送信器１は光スイッチ１７および１８を通して子局Ｂの受信器８に接続され、量子暗号鍵の配布先が子局Ｂの受信器８となる。Ｃの位置を選択することで、親局の送信器１は光スイッチ１７および１８を通して子局Ｃの受信器８に接続され、量子暗号鍵の配布先が子局Ｃの受信器９となる。光スイッチ１７、１８は、それぞれ制御経路１３を経由して親局の量子暗号送信器１の制御部３により切換制御される。
【００５５】
図７は、光スイッチ１７、１８の切換動作を示すタイミングチャートであり、第１実施形態における図２（Ａ）に相当する。量子暗号鍵配布先の子局の選択が光スイッチ１７、１８により行われるという点を除いて、基本的な量子暗号鍵配布動作は第１実施形態と同様である。すなわち、親局と子局Ａ、子局Ｂ、子局Ｃとの間の距離がこの順序で遠くなるものとすると、子局Ａ、子局Ｂ、子局Ｃにおける量子暗号鍵生成速度ＲＡ、ＲＢ、ＲＣはＲＡ＞ＲＢ＞ＲＣの関係となる。このような量子暗号鍵配布システムにおいて、本実施形態による量子暗号鍵配布方法によれば、親局から子局Ａ、Ｂ、Ｃへそれぞれ量子暗号鍵を配布するための割当て時間ＴＡ、ＴＢ、ＴＣは、量子暗号鍵生成速度ＲＡ、ＲＢ、ＲＣに反比例するように、あるいは、量子暗号鍵生成速度が高いほど割当時間を短く量子暗号鍵生成速度が低いほど割当時間を長くなるように、設定され、一回の単位シーケンスで各子局に配布される鍵の量を全て等しく、あるいは、ばらつきが少なくなるようにする。ただし、子局Ａが量子暗号鍵配布先であれば、制御部３は光スイッチ１７をＡ位置に設定し、子局ＢあるいはＣが暗号鍵配布先であれば、制御部３は光スイッチ１７をスルー位置に、光スイッチ１８をＢあるいはＣ位置に設定する。
【００５６】
本実施形態では、複数の切換局があるために、第２実施形態と比較してさらに量子暗号鍵配布経路の設計の自由度が高くなり、光ファイバの敷設コストあるいはレンタルコストをさらに削減できるという効果がある。その他の動作、効果は第１および第２実施形態の場合と同様である。
【００５７】
４．第４実施形態
図８は本発明の第４実施形態による量子暗号鍵配布システムの構成を示すブロック図である。ただし、図５に示すブロックと同一機能を有するブロックには同一参照番号を付して詳細な説明は省略する。図８の第４実施形態が図５の第３実施形態と相違する点は、光スイッチ１７および１８がそれぞれ子局Ａおよび子局Ｂの内部に設けられている点である。したがって、第４実施形態では切換局が不要となり、切換局の設置コストを削減することができる。その他の構成、動作および効果は上述した第１から第３実施形態と同様である。
【００５８】
５．第５実施形態
図１に示す第１実施形態では、量子暗号鍵配布の割当て時間ＴＡ、ＴＢ、ＴＣは、量子暗号鍵生成速度ＲＡ、ＲＢ、ＲＣに反比例するように、あるいは、量子暗号鍵生成速度が高いほど割当時間を短く量子暗号鍵生成速度が低いほど割当時間を長くなるように、設定されている。これに対して本発明の第５実施形態によれば、これら割当て時間ＴＡ、ＴＢ、ＴＣの設定方法が異なる。第５実施形態によるシステムの構成自体は、図１の量子暗号鍵配布システムと同様であるから、図１の構成に基づいて説明する。
【００５９】
図９は、本発明の第５実施形態による量子暗号鍵配布方法における割当て時間ＴＡ、ＴＢ、ＴＣの設定方法を説明するためのグラフである。まず、図１に示す送信器１の鍵メモリ４には、上述したように、親局と各子局との間で生成された最終的なビット列が蓄積されており、ある子局との間で暗号通信を行う場合には、鍵メモリ４に蓄積された対応する子局のビット列から量子暗号鍵を読み出して使用する。したがって、鍵メモリ４を調べれば、親局と各子局との間で使用可能な量子暗号鍵の残量ＫＡ、ＫＢ、ＫＣを知ることができる。
【００６０】
そこで、第５実施形態では、割当て時間ＴＡ、ＴＢ、ＴＣを設定するにあたって、制御部３が、まず各子局の量子暗号鍵の残量ＫＡ、ＫＢ、ＫＣを調べる。次に、制御部３は、あらかじめ設定されたある基準値Ｓを用いて、次式により親局と各子局との間の鍵不足量ＳＡ、ＳＢ、ＳＣを計算する（図９参照）。
【００６１】
親局と子局Ａとの間の鍵不足量ＳＡ＝Ｓ−ＫＡ、
親局と子局Ｂとの間の鍵不足量ＳＢ＝Ｓ−ＫＢ、および
親局と子局Ｃとの間の鍵不足量ＳＣ＝Ｓ−ＫＣ。
【００６２】
次に、制御部３は、鍵不足量ＳＡ、ＳＢ、ＳＣを用いて、各子局への量子暗号鍵配布割当て時間ＴＡ、ＴＢ、ＴＣを次式によって設定する（ｍは定数）。
【００６３】
ＴＡ＝ｍ×ＳＡ／ＲＡ、
ＴＢ＝ｍ×ＳＢ／ＲＢ、および
ＴＣ＝ｍ×ＳＣ／ＲＣ。
【００６４】
すなわち、割当時間は鍵不足量を鍵生成速度で割った値に比例するよう設定される。
【００６５】
図１０は、本発明の第５実施形態により設定された割当時間に基づく光スイッチ５の切換動作を示すタイミングチャートである。上述したように、本実施形態では、親局と各子局との間の鍵生成速度だけでなく、鍵不足量も考慮するので、より合理的な鍵配布を行うことができる。例えば、図９において子局Ｃに対する割当て時間ＴＣは、鍵生成速度ＲＣは小さいながら鍵不足量ＳＣも小さい、すなわち、あまり多くの鍵を必要としていないとみなされるため、割り当て時間ＴＣも短く設定されている。
【００６６】
図１１（ａ）は、本発明の第５実施形態における量子暗号鍵配布方法の一例を示すフローチャートであり、（ｂ）は他の例を示すフローチャートである。図１１（ａ）に示すフローでは、鍵不足量計算および割当て時間設定シーケンスと、鍵配布の単位シーケンスとが交互に実行され、鍵配布を行うたびに鍵不足量計算および割当て時間設定シーケンスが国交される。したがって、各子局の鍵の不足量を早く正確に反映させることができる。
【００６７】
図１１（ｂ）に示すフローでは、鍵配布の単位シーケンスを複数回繰り返してから鍵不足量計算および割当て時間設定シーケンスを行う。したがって、鍵配布に用いる時間が図１１（ａ）のフローに比べて長くなり、トータルで多くの鍵を配布することができる。
【００６８】
なお、第５実施形態において、割当時間は鍵不足量を鍵生成速度で割った値に比例するように設定されたが、必ずしも正確に比例しなくても、鍵不足量を鍵生成速度で割った値が大きいほど長く、小さいほど短くなるように割当て時間を設定しても同様の効果が得られる。
【００６９】
また、上記説明では、第１実施形態を例にとって割当時間を鍵不足量を鍵生成速度で割った値に比例するように設定したが、第２〜第４実施形態において割当時間を鍵不足量を鍵生成速度で割った値に比例するように設定してもよい。その場合も同様の効果が得られる。
【００７０】
６．第６実施形態
図１２は本発明の第６実施形態による量子暗号鍵配布システムの構成を示すブロック図である。ただし、図４に示すブロックと同一機能を有するブロックには同一参照番号を付して詳細な説明は省略する。
【００７１】
図１２の第６実施形態が図４の第２実施形態と相違する点は、第２実施形態における光スイッチ５の代わりに分岐光導波路１９を設けた点、および、制御経路１２が存在しない点である。分岐光導波路１９は、その分岐比が、子局Ａ、Ｂ、Ｃに対して、それぞれａ：ｂ：ｃとなるよう設定されている。ここで、ａ：ｂ：ｃの比の設定方法について説明する。
【００７２】
まず、仮に分岐光導波路１９の分岐比が等しい、すなわち１：１：１であったとした場合、子局Ａ、子局Ｂ、子局Ｃにおける量子暗号鍵生成速度をそれぞれＲ0Ａ、Ｒ0Ｂ、Ｒ0Ｃとする。Ｒ0Ａ、Ｒ0Ｂ、Ｒ0Ｃは、単位時間あたりの選別鍵の鍵量、誤り訂正後の鍵量、あるいは、秘匿増強後の最終鍵の鍵量を実際に測定することで決定してもよいし、あるいは既に述べた（式１）により算出してもよい。これらを用いて、本実施形態における分岐光導波路１９の分岐比ａ：ｂ：ｃは、ｎを定数として次式により設定される。
【００７３】
ａ＝ｎ×Ｒ0Ｂ×Ｒ0Ｃ、
ｂ＝ｎ×Ｒ0Ａ×Ｒ0Ｃ、および
ｃ＝ｎ×Ｒ0Ａ×Ｒ0Ｂ                  ・・・・・・・  （式２）。
【００７４】
図１２において、各子局における量子暗号鍵生成速度は、各子局に単位時間当たりに到達する光子ビットの数に概ね比例する。したがって、仮に、分岐光導波路１９の分岐比が等しい、すなわち１：１：１であったとした場合の子局Ａ、子局Ｂ、子局Ｃにおける量子暗号鍵生成速度がＲ0Ａ、Ｒ0Ｂ、Ｒ0Ｃということは、このとき各子局に単位時間当たりに到達する光子ビットの数の比が概ねＲ0Ａ：Ｒ0Ｂ：Ｒ0Ｃということである。
【００７５】
ここで、第６実施形態では分岐光導波路１９の分岐比は実際にはａ：ｂ：ｃであるので、子局Ａ、Ｂ、Ｃに単位時間当たりに到達する光子ビット数の比は、ａ×Ｒ0Ａ：ｂ×Ｒ0Ｂ：ｃ×Ｒ0Ｃである。したがって、式２より、
ａ×Ｒ0Ａ＝ｎ×Ｒ0Ａ×Ｒ0Ｂ×Ｒ0Ｃ、
ｂ×Ｒ0Ｂ＝ｎ×Ｒ0Ａ×Ｒ0Ｂ×Ｒ0Ｃ、および
ｃ×Ｒ0Ｃ＝ｎ×Ｒ0Ａ×Ｒ0Ｂ×Ｒ0Ｃ
となり、子局Ａ、Ｂ、Ｃに単位時間当たりに到達する光子ビット数の比はＲ0Ａ×Ｒ0Ｂ×Ｒ0Ｃ：Ｒ0Ａ×Ｒ0Ｂ×Ｒ0Ｃ：Ｒ0Ａ×Ｒ0Ｂ×Ｒ0Ｃ＝1：1：1であることが分かる。すなわち第６実施形態では分岐光導波路１９の分岐比を上記ａ：ｂ：ｃに設定することにより子局Ａ、Ｂ、Ｃに単位時間当たりに到達する光子数が等しくなり、その結果、子局Ａ、Ｂ、Ｃにおける鍵生成速度がほぼ等しくなる。第６実施形態では、第２実施形態と異なり、光スイッチを制御経路により制御する必要がないのでシステムの構成、運用コストを低減することが出来るという効果がある。
【００７６】
なお、量子暗号では１個の光子で１ビットのデータを伝送していると説明したが、厳密には、ある低い確率で1ビットの信号中に複数の光子が含まれる場合がある。そのような場合、第６実施形態においては、1ビットの信号中の同一の情報を持った複数の光子がそれぞれ別の子局に到達することにより複数の子局に同一の情報が到達する可能性がある。言い換えれば、子局間で情報が漏えいしたことになる。
【００７７】
このような場合でも、親局の制御部３は、子局ごとに暗号鍵配布プロトコルにおいて得られるビット列をチェックすることで、同じビット列が複数の子局に配布されたことを容易に検知することができる。したがって、そのようなことが起こったビットを廃棄し量子暗号鍵として使用しないことで、子局間での情報漏えいを避けることができる。
【００７８】
また、第６実施形態では第２実施形態において光スイッチ５の部分を分岐導波路１９で置き換えた例を示したが、同様に他の実施形態における全ての、あるいは一部の光スイッチを分岐光導波路で置き換えた場合も同様の効果が得られる。たとえば、図５の光スイッチ１８を分岐光導波路で置き換えることが可能である。
【００７９】
また、第６実施形態においては、分岐光導波路１９の分岐比ａ：ｂ：ｃが式２に従って設定される例を示したが、厳密に式２に従わなくてもよい。仮に分岐光導波路の分岐比が等しいとした場合の各子局における量子暗号鍵生成速度が低いときほど分岐比を大きく、高いときほど分岐比を小さく設定しても同様の効果を得ることができる。
【００８０】
以上、本発明の第１〜第６実施形態では、子局が３局の場合の例を示したが、３局に限らず、２局以上の複数の子局を有するシステムであれば同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、防衛、外交、金融等のデータ通信上において高度な安全性が要求される分野における暗号鍵配布技術として適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の第１実施形態による量子暗号鍵配布システムの構成を示すブロック図である。
【図２】（Ａ）は光スイッチ５の切換シーケンスおよび各子局の接続時間を示すタイミングチャートであり、（Ｂ）は親局と各子局との間の距離Ｌと暗号鍵生成速度Ｒとの関係を示すグラフである。
【図３】（Ａ）は本実施形態による単位シーケンスで配布される鍵量を子局ごとに示すグラフであり、（Ｂ）は従来例による単位シーケンスで配布される鍵量を子局ごとに示すグラフである。
【図４】本発明の第２実施形態による量子暗号鍵配布システムの構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第３実施形態による量子暗号鍵配布システムの構成を示すブロック図である。
【図６】本実施形態における光スイッチ１７および１８の動作を示すテーブルである。
【図７】光スイッチ１７、１８の切換動作を示すタイミングチャートである。
【図８】本発明の第４実施形態による量子暗号鍵配布システムの構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第５実施形態による量子暗号鍵配布方法における割当て時間ＴＡ、ＴＢ、ＴＣの設定方法を説明するためのグラフである。
【図１０】本本発明の第５実施形態により設定された割当時間に基づく光スイッチ５の切換動作を示すタイミングチャートである。
【図１１】（ａ）は、本発明の第５実施形態における量子暗号鍵配布方法の一例を示すフローチャートであり、（ｂ）は他の例を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第６実施形態による量子暗号鍵配布システムの構成を示すブロック図である。
【図１３】一般的な量子暗号通信システムの構成例を示すブロック図である。
【図１４】一般的な量子暗号鍵生成の流れを示すフローチャートである。
【図１５】伝送距離に依存する量子暗号鍵の生成速度の変化を概略的に示すグラフである。
【図１６】１：Ｎ接続構成を有する量子暗号鍵配布システムの一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８３】
１  量子暗号鍵送信器
２  鍵生成部
３  制御部
４  鍵メモリ
５  光スイッチ
６  光ファイバ
７〜９  量子暗号鍵受信器
１０  切換局
１２  制御経路
１３  制御経路
１４、１５  切換局
１６  光ファイバ
１７，１８  光スイッチ
１９  分岐導波路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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