(57)【要約】  量子暗号鍵配送システムにおいて、３者以上の複数ユーザが量子暗号鍵を容易かつ安全に共有し、また、複数のユーザ間でフォトン発生器の共有を可能とすること。  フォトン発生手段（４）および変調手段（５）を具備する送信手段（１）と、送信手段（１）に接続された２経路以上の伝送路（３ａ，３ｂ，３ｃ）のそれぞれに接続される復調手段（７ａ，７ｂ，７ｃ）を具備する２以上の受信手段（２ａ，２ｂ，２ｃ）とを備え、各伝送路に送出されるパルスには２つ以上のフォトンが含まれることがないように制御され、送信手段と、少なくとも一つの受信手段との間で送信手段が選択した変調系情報が交換され、各受信手段が選択した復調系情報と、フォトン到着の有無情報とが各受信手段の間で交換され、受信手段の全てがフォトンを受信し、かつ、各受信手段が選択した復調系の全てと、送信手段の選択した変調系とが一致した場合に量子暗号鍵が共有される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
量子暗号鍵を共有するための量子暗号鍵配送システムにおいて、
フォトン発生手段と、選択可能な２系以上の変調系を有する変調手段と、を具備する送信手段と、
前記送信手段に接続された２経路以上の伝送路と、
前記２経路以上の伝送路のそれぞれに接続され、選択可能な２系以上の復調系を有する復調手段を具備する２以上の受信手段と、
を備え、
前記各伝送路に送出されるパルスには２つ以上のフォトンが含まれることがないように制御され、
前記送信手段と前記２以上の受信手段のうちの少なくとも一つの受信手段との間で該送信手段が選択した変調系情報が交換され、
前記２以上の受信手段のそれぞれが選択した復調系情報と、フォトン到着の有無情報とが該受信手段のそれぞれの間で交換され、
前記２以上の受信手段の全てがフォトンを受信し、かつ、該２以上の受信手段のそれぞれが選択した復調系の全てと、前記送信手段の選択した変調系とが一致した場合に前記量子暗号鍵を共有することを特徴とする量子暗号鍵配送システム。
【請求項２】
前記送信手段と、該送信手段に接続された２経路以上の伝送路との間にそれぞれ挿入される可変減衰器をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の量子暗号鍵配送システム。
【請求項３】
前記２以上の受信手段の全てがフォトンを受信し、かつ、該２以上の受信手段のそれぞれが選択した復調系の全てと、前記送信手段の選択した変調系とが一致した場合にのみ、該送信手段と、該２以上の受信者との間でビット列を共有し、該共有したビット列の誤り率を検出する誤り率検出手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の量子暗号鍵配送システム。
【請求項４】
前記２以上の受信手段の全てがフォトンを受信し、かつ、該２以上の受信手段のそれぞれが選択した復調系の全てと、前記送信手段の選択した変調系とが一致した場合にのみ、該２以上の受信者との間でビット列を共有し、該共有したビット列の誤り率を検出する誤り率検出手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の量子暗号鍵配送システム。
【請求項５】
前記フォトン発生手段は、複数の量子暗号鍵配送システムで共有されることを特徴とする請求項１に記載の量子暗号鍵配送システム。
【請求項６】
変調系および復調系として位相変調器を用いることを特徴とする請求項１に記載の量子暗号鍵配送システム。
【請求項７】
変調系および復調系として偏波変調器を用いることを特徴とする請求項１に記載の量子暗号鍵配送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、量子暗号鍵配送システムに関するものであり、特に、３者以上のユーザ間で量子暗号鍵を共有するための量子暗号鍵配送システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
暗号鍵配送システムは送受信手段間でランダムなビット列（暗号鍵）を共有することを目的とするシステムである。近年、暗号鍵の中でも、攻撃者の計算能力によらず安全の保証された暗号鍵を配送することができる量子暗号鍵配送技術が注目されている。【０００３】
量子暗号鍵配送にかかる従来技術としては、ＢＢ８４方式として知られている単一光子光源を用いた量子暗号鍵配送技術が広く知られている（例えば、非特許文献１、２など)。これらの文献に開示されている量子暗号鍵配送技術は、量子信号ビットの不確定性（ランダム性）を利用して、盗聴者の盗聴を回避しつつ送信手段（送信者）と受信手段（受信者）との間で鍵を共有することができる。【０００４】
量子暗号鍵配送技術のベースとなる量子暗号通信では、通信手段としてフォトン（光子）が用いられ、不確定性原理等の量子効果が生じるように１個のフォトンで１ビットの情報を伝送する。このとき、盗聴者が、その偏光および位相等の量子状態を知らずに任意の基底を選んでフォトンを測定すると、その量子状態に変化が生じる。したがって、受信側では、このフォトンの量子状態の変化を確認することによって、伝送データが盗聴されたかどうかを認識することができる。すなわち、従来技術にかかる量子暗号鍵配送技術では量子暗号鍵の共有と盗聴者の検出が物理的に保証されるという特徴を有している。【０００５】
【非特許文献１】Ｃ．Ｈ．  Ｂｅｎｎｅｔｔ，  ａｎｄ  Ｇ．  Ｂｒａｓｓａｒｄ，：Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｃｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｙ：Ｐｕｂｌｉｃ  Ｋｅｙ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｃｏｉｎ  Ｔｏｓｓｉｎｇ，Ｉｎ  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ＩＥＥＥ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ，Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，Ｂａｎｇａｌｏｒｅ，Ｉｎｄｉａ，ｐｐ．１７５−１７９  （ＤＥＣ．１９８４）．
【非特許文献２】Ｃ．Ｈ．  Ｂｅｎｎｅｔｔ，  “Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｃｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｙ  Ｕｓｉｎｇ  Ａｎｙ  Ｔｗｏ  Ｎｏｎｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｓｔａｔｅｓ，”  Ｐｈｙｓ．  Ｒｅｖ．  Ｌｅｔｔ．  ６８，  ３１２１  （１９９２）．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の非特許文献１、２などに開示されたＢＢ８４方式では、送信者は１パルスあたり１フォトン以下の微小な光信号を精度よく送出する必要があるため、複雑で高価な光子発生器を持たなければならないという課題があった。【０００７】
また、ＢＢ８４方式においては、システムを利用するユーザ個々がフォトン発生器を持たなければならないという課題があった。
さらに、ＢＢ８４方式では２者間にて量子暗号鍵を共有する仕組みを提供するが、３者以上の多者間での暗号鍵共有が難しいという課題があった。【０００８】
このような状況に鑑み、本発明は、３者以上の複数ユーザが量子暗号鍵を容易かつ安全に共有することを可能とし、複数のユーザあるいは複数システム間でフォトン発生器の共有を可能とする量子暗号鍵配送システム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】
【０００９】
本発明にかかる量子暗号鍵配送システムにあっては、量子暗号鍵を共有するための量子暗号鍵配送システムにおいて、フォトン発生手段と、選択可能な２系以上の変調系を有する変調手段と、を具備する送信手段と、前記送信手段に接続された２経路以上の伝送路と、前記２経路以上の伝送路のそれぞれに接続され、選択可能な２系以上の復調系を有する復調手段を具備する２以上の受信手段と、を備え、前記各伝送路に送出されるパルスには２つ以上のフォトンが含まれることがないように制御され、前記送信手段と前記２以上の受信手段のうちの少なくとも一つの受信手段との間で該送信手段が選択した変調系情報が交換され、前記２以上の受信手段のそれぞれが選択した復調系情報と、フォトン到着の有無情報とが該受信手段のそれぞれの間で交換され、前記２以上の受信手段の全てがフォトンを受信し、かつ、該２以上の受信手段のそれぞれが選択した復調系の全てと、前記送信手段の選択した変調系とが一致した場合に前記量子暗号鍵を共有することを特徴とする。【００１０】
本発明によれば、各伝送路に送出されるパルスには２つ以上のフォトンが含まれることがないように制御され、送信手段と２以上の受信手段のうちの少なくとも一つの受信手段との間で送信手段が選択した変調系情報が交換され、２以上の受信手段のそれぞれが選択した復調系情報と、フォトン到着の有無情報とが受信手段のそれぞれの間で交換され、２以上の受信手段の全てがフォトンを受信し、かつ、２以上の受信手段のそれぞれが選択した復調系の全てと、送信手段の選択した変調系とが一致した場合に２以上の受信手段の間で量子暗号鍵が共有される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にかかる量子暗号鍵配送システムによれば、２以上の受信手段の全てがフォトンを受信し、かつ、２以上の受信手段のそれぞれが選択した復調系の全てと、送信手段の選択した変調系とが一致した場合に量子暗号鍵を共有するようにしているので、送信者を含む３者以上の複数ユーザが量子暗号鍵を容易かつ安全に共有することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１にかかる量子暗号鍵配送システムの構成を示す概念図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態２にかかる量子暗号鍵配送システムの構成を示す概念図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態３にかかる量子暗号鍵配送システムの構成を示す概念図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態４にかかる量子暗号鍵配送システムの構成を示す概念図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態５にかかる量子暗号鍵配送システムの構成を示す概念図である。
【図６】図６は、ＢＢ８４方式を用いた従来技術にかかる量子暗号鍵配送システムの構成例を示す概念図である。
【図７】図７は、図６に示した量子暗号鍵配送システムの変調手段５および復調手段７のそれぞれに位相変調器を用いた場合の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００１３】
１  送信手段
２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ  受信手段
３ａ，３ｂ，３ｃ  伝送路
４  フォトン発生器
５  変調手段
６ａ，６ｂ  信号処理手段
７  復調手段
８  受光手段
９  情報交換手段
１０  誤り率検出手段
１１，１１ａ，１１ｂ  分波手段
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ  可変減衰器
１３ａ，１３ｂ  位相変調器
１４ａ，１４ｂ  合波手段
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかる量子暗号鍵配送システムの好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。【００１５】
実施の形態１．
まず、本発明の実施の形態１にかかる量子暗号鍵配送システムについて説明する。図１は、本発明の実施の形態１にかかる量子暗号鍵配送システムの構成を示す概念図である。この実施の形態の量子暗号鍵配送システムは、送信側で使用される送信手段１と、送信手段１に接続された３つの伝送路３ａ、３ｂ、３ｃと、受信側の伝送路それぞれに接続された受信手段２ａ、２ｂ、２ｃと、を備えるように構成される。送信手段１はフォトン発生器４、変調手段５、分波手段１１を有し、それぞれの受信手段は復調手段７、受光手段８を具備する。ここで、変調手段５、復調手段７としては位相変調器、偏波変調器などを用いることができる。フォトン発生器４としては、例えば、レーザダイオードなどの光源を用いるのが一般的である。伝送波長は伝送路３に適した波長であれば、いかなる波長であっても構わない。分波手段１１としては、例えば、光カプラなどを用いることができる。伝送路３ａ、３ｂ、３ｃとしては、シングルモード光ファイバ、分散シフト光ファイバなどの各種光信号用伝送路を用いることができる。また、伝送路は必ずしも有線である必要はなく、空間伝送など無線伝送路でも構わない。【００１６】
つぎに、上記に示した本発明にかかる量子暗号鍵配送システムの理解を容易にするため、ＢＢ８４方式を用いた従来技術にかかる量子暗号鍵配送システムを例にとり、その動作について説明する。【００１７】
図６は、ＢＢ８４方式を用いた従来技術にかかる量子暗号鍵配送システムの構成例を示す概念図である。同図において、送信手段１は、フォトン発生器４、変調手段５、信号処理手段６ａを備える。ここでは、変調手段５として位相変調器を用いるものとして説明する。送信手段１では、［０，π］系もしくは［π／２，３π／２］系のいずれかの位相変調系が１パルスごとに選択され、“０”または“１”の信号が伝送路３に送信される。信号伝送に際し、２つの変調系が用いられ、１パルスあたり１フォトンしか使わないことが特徴である。一方、受信手段２は、復調手段７、受光手段８、信号処理手段６ｂを備える。受信手段２では、任意の復調系を用いて受信パルスが観測され、“０”、“１”、“フォトン無し”、のいずれであるかが判定される。また、送信手段１および受信手段２では、選択された変復調系情報と、パルスの到着の有無情報とが、盗聴されてもよい公衆回線などの情報交換手段９にて交換される。損失がある伝送路では、多くのパルスが“フォトン無し”という結果となる。受信手段２でフォトンが受信され、かつ、送受信間で系が一致した場合にのみ両者間でビット列が共有される。共有されたビット列は誤り率検出手段１０にて、誤り検出、誤り訂正された後に、量子暗号鍵として使用される。【００１８】
また、図７は、図６に示した量子暗号鍵配送システムの変調手段５および復調手段７のそれぞれに位相変調器を用いた場合の構成例を示す図である。同図において、変調手段５は、分波手段１１ａ、位相変調器１３ａ、合波手段１４ａから構成され、復調手段７は、分波手段１１ｂ、位相変調器１３ｂ、合波手段１４ｂから構成される。いま、送信手段１が［０，π］系（“π”測定系）を選択する場合には、信号“０”に対して位相変調器１３ａは位相変調量“０”を発生し、信号“１”に対しては位相変調量“π”を発生する。送信手段１が［π／２，３π／２］系（“π／２”測定系）を選択する場合には、信号“０”に対して位相変調器１３ａは位相変調量“π／２”を発生し、信号“１”に対しては位相変調量“３π／２”を発生する。一方、受信手段２が復調器として［０，π］系（“π”測定系）を選択する場合には、位相変調器１３ｂは位相変調量“０”を発生し、［π／２，３π／２］系（“π／２”測定系）を選択する場合には位相変調器１３ｂは位相変調量“π／２”を発生する。送信手段１および受信手段２が、同一の変調・復調系を選択した場合にのみ、受光手段８は正しい信号を検出することができる。【００１９】
上述の処理のように、１パルスあたり１フォトンしか使用されないので、通信路に送出された信号を盗聴するためには、盗聴者は一度フォトンを抜き出して観測した後、そのフォトンを再び通信路に戻さなければならない。しかし、量子力学の不確定性原理により、フォトンの量子状態に擾乱を与えずに観測を行うことはできないため、上述のプロトコルでは盗聴者が存在すると受信側において１／４の確率で誤りが生じることになる。例えば、送信手段１から［０，π］系の信号“０”が送信された場合、盗聴者が誤った［π／２，３π／２］系を選択する確率が１／２であり、そのとき受信手段２が観測する偏光方向は［π／２，３π／２］に変化する。一方、受信手段２において、この偏光方向の信号が送信手段１において使用された測定系と同一の測定系である［０，π］系で観測された場合、信号“０”と信号“１”とが等確率で観測されるので、送信手段１が送信した信号“０”を受信手段２が信号“１”として観測する確率は１／４となる。【００２０】
チェックビット数ｍを十分に大きくすれば、大数の法則によって誤り率は必ず２５％に近づくため、盗聴を検出できない確率は、無視できる程度に十分小さくできる。また、選択可能な変・復調系の数を３以上にすれば盗聴防止に要するチェックビット数ｍを低減することができる。このように、送信側−受信側間で誤り検出を行うことにより、盗聴者の存在は必ず検知することができる。なお、このＢＢ８４方式は、量子暗号鍵の共有と盗聴者の検出が量子力学の原理である量子力学的相補性によって物理的に保証されていることに大きな意味がある。【００２１】
つぎに、図１に戻り、この実施の形態の量子暗号鍵配送システムの動作に関し、変調手段５に位相変調器を用いた場合について説明する。送信手段１では、［０，π］系もしくは［π／２，３π／２］系のいずれかの位相変調系が１パルスごとに選択された同一信号が３つの伝送路３ａ、３ｂ、３ｃに略同時に送信される。ここで重要なことは、いずれの伝送路においても、１パルスあたりのフォトン数は１以下となるように制御されることである。受信手段２ａ、２ｂ、２ｃでは、それぞれが独立に任意の復調系にて受信パルスが観測され、“０”、“１”、“フォトン無し”、のいずれであるかが判定される。受信手段２ａ、２ｂ、２ｃは、選択した復調系情報とパルスの到着の有無情報とが相互に交換される。また、これらの情報は、各受信手段が測定した測定結果情報ではなく、たとえ盗聴されたとしても量子暗号鍵共有の安全性を損なうことがないため、公衆回線を用いて送受することができる。【００２２】
受信手段２ａ、２ｂ、２ｃの全てがフォトンを受信し、かつ、３者が選択した受信系が全て送信手段の変調系に一致した場合にのみ３者間でビット列が共有される。受信手段の共有されたビット列は必要に応じて誤り検出、誤り訂正された後に、３者間の量子暗号鍵として使用される。量子暗号鍵を共有する３者がフォトン発生器を持つ必要がないことが特徴である。【００２３】
このとき、送信手段１は必ずしも受信手段２ａ、２ｂ、２ｃが選択した復調系を知る必要はない。また、送信手段１は必ずしも受信手段２ａ、２ｂ、２ｃ全員と選択した変復調系情報を交換する必要はない。すなわち、受信手段２ａ、２ｂ、２ｃのいずれかが、送信手段１の変調系情報を知ればよい。また、送信手段１は受信手段２ａ、２ｂ、２ｃで共有された量子暗号鍵を知る必要はない。【００２４】
なお、図１では、受信手段数が３である例を示したが、受信手段数は２であってもよく、また、４以上であっても構わない。【００２５】
また、全ての受信手段がフォトンを受信し、かつ、全ての受信手段が同一の復調系を採用した場合にのみ、受信手段間でビット情報が共有されるため、受信手段数が増加すると、量子暗号鍵の共有速度は低下する。しかしながら、量子暗号鍵の共有速度は、情報の伝送速度とは無関係であり、多くの場合、量子暗号鍵の共有速度は一定以上であればあまり重要ではない。【００２６】
以上説明したように、この実施の形態の量子暗号鍵配送システムによれば、各伝送路に送出されるパルスには２つ以上のフォトンが含まれることがないように制御され、送信手段と２以上の受信手段のうちの少なくとも一つの受信手段との間で送信手段が選択した変調系情報が交換され、２以上の受信手段のそれぞれが選択した復調系情報と、フォトン到着の有無情報とが受信手段のそれぞれの間で交換され、２以上の受信手段の全てがフォトンを受信し、かつ、２以上の受信手段のそれぞれが選択した復調系の全てと、送信手段の選択した変調系とが一致した場合に量子暗号鍵を共有するようにしているので、送信者を含む３者以上の複数ユーザが量子暗号鍵を容易かつ安全に共有することができる。【００２７】
実施の形態２．
図２は、本発明の実施の形態２にかかる量子暗号鍵配送システムの構成を示す概念図である。同図に示す量子暗号鍵配送システムの図１との相違は、分波手段１１の３つの各出力に可変減衰器１２ａ、１２ｂ、１２ｃを備えた点にある。なお、その他の構成については実施の形態１の構成と同一、あるいは同等であり、これらの部分については同一符号を付して示している。【００２８】
上述のように、量子暗号鍵配送システムでは、１パルスあたりのフォトン数が１以下となるように制御することが重要である。そこで、図２に示す量子暗号鍵配送システムでは、伝送路３ａ、３ｂ、３ｃにそれぞれ送出される光信号が１パルスあたり１フォトンを超えないように、可変減衰器を１２ａ、１２ｂ、１２ｃをそれぞれ用いて制御している。また、受信手段２ａ、２ｂ、２ｃで測定された結果と送信側の送信結果とが不一致となる要因として伝送路上のノイズが影響するので、伝送路３ａ、３ｂ、３ｃのそれぞれに可変減衰器を１２ａ、１２ｂ、１２ｃを挿入し、各伝送路の伝送路特性に応じた減衰量の制御を可能とする構成としている。なお、可変減衰器１２ａ、１２ｂ、１２ｃの制御には、例えば、光強度などをモニタしたフィードバック回路を用いるように構成すればよい。【００２９】
以上説明したように、この実施の形態の量子暗号鍵配送システムによれば、送信手段に接続される２経路以上の伝送路に可変減衰器をさらに備えるように構成しているので、各伝送路にそれぞれ送出される光信号の１パルスあたりのフォトン数が１を超えないように制御することができ、量子暗号鍵の共有を確実かつ安定的に行うことができる。【００３０】
実施の形態３．
図３は、本発明の実施の形態３にかかる量子暗号鍵配送システムの構成を示す概念図である。同図に示す量子暗号鍵配送システムの図１との相違は、送信手段１と受信手段２とが、それぞれの信号処理手段６ａ、６ｂを備え、送信手段１および受信手段２の一部（図３の例では受信手段２ｃ）がその機能を共有する誤り率検出手段１０を備えた点にある。なお、その他の構成については実施の形態１の構成と同一、あるいは同等であり、これらの部分については同一符号を付して示している。【００３１】
図３に示す量子暗号鍵配送システムでは、誤り率検出手段１０によって送受信間の誤りが検出される。送信手段と受信手段間で誤りを検出することにより、ＢＢ８４方式などの従来技術と同一原理により盗聴者の存在を確実に検出しつつ、量子暗号鍵の共有が可能となる。ただし、従来技術との大きな相違点は、誤り検出を送信手段と受信手段の一部とのみで行えばよいことにある。送信手段が全ての受信手段が選択した復調系を知る必要はないため、送信手段は受信手段が共有した量子暗号鍵を知らなくてもよい。【００３２】
なお、全ての受信手段が送信手段との間で誤り検出を行うこともできるが、全ての受信手段が送信手段との間で誤り検出を行うことは必須ではない。また、受信手段同士が誤り検出を行うことを妨げるものでもない。【００３３】
以上説明したように、この実施の形態の量子暗号鍵配送システムによれば、２以上の受信手段の全てがフォトンを受信し、かつ、２以上の受信手段のそれぞれが選択した復調系の全てと、送信手段の選択した変調系とが一致した場合にのみ、送信手段と、２以上の受信者との間で共有したビット列の誤り率を検出するようにしているので、盗聴者の存在を確実に検出しつつ、量子暗号鍵の共有が可能となる。【００３４】
実施の形態４．
図４は、本発明の実施の形態４にかかる量子暗号鍵配送システムの構成を示す概念図である。同図に示す量子暗号鍵配送システムの図３との相違は、受信手段２ａ、２ｂ、２ｃがそれぞれの信号処理手段６ｂ−１、６ｂ−２、６ｂ−３を備え、受信手段２ａ、２ｂ、２ｃのみ（送信手段は利用しない）がその機能を共有する誤り率検出手段１０を備えた点にある。なお、その他の構成については実施の形態３の構成と同一、あるいは同等であり、これらの部分については同一符号を付して示している。【００３５】
図４に示す量子暗号鍵配送システムでは、送信手段１は送信変調系情報の送信を行い、受信手段からの復調系の情報・光子受信などの一切の情報を受け取らない。また、受信手段間で誤りを検出することにより、ＢＢ８４方式などの従来技術と同一原理により盗聴者の存在を確実に検出しつつ、３以上の受信手段を利用する受信者との間で量子暗号鍵の共有が可能となる。ただし、従来技術と大きき異なり、送信手段が受信手段の復調系を知る必要がなく、誤り検出を受信手段間のみで行えばよい。また、送信手段は、受信手段が共有した量子暗号鍵を知らなくてもよい。このような特徴から、送信手段を利用する送信者が絶対的に信頼できる対象でなくともよい。このような特徴を利用すれば、例えば、第３者が提供した量子通信路を利用して任意の受信者のみで量子暗号鍵の共有が可能となる。【００３６】
以上説明したように、この実施の形態の量子暗号鍵配送システムによれば、２以上の受信手段の全てがフォトンを受信し、かつ、２以上の受信手段のそれぞれが選択した復調系の全てと、送信手段の選択した変調系とが一致した場合にのみ、２以上の受信者との間で共有したビット列の誤り率を検出するようにしているので、誤り検出を受信手段間のみで行えばよく、また、送信手段にとって受信手段が共有した量子暗号鍵を知る必要がないので、任意の受信者のみで量子暗号鍵の共有が可能となる。【００３７】
実施の形態５．
図５は、本発明の実施の形態５にかかる量子暗号鍵配送システムの構成を示す概念図である。同図に示す量子暗号鍵配送システムの図１との相違は、受信手段の数が５となった点にある。なお、その他の構成については実施の形態３の構成と同一、あるいは同等であり、これらの部分については同一符号を付して示している。【００３８】
図５に示す量子暗号鍵配送システムでは、受信手段２ａ、２ｂ、２ｃにて相互に選択した復調系情報とパルスの到着の有無情報とが交換され、これらの３者間で量子暗号鍵が共有される。略同時に、受信手段２ｄ、２ｅも互いに選択した復調系情報とパルスの到着の有無情報とが交換され、これらの２者間で量子暗号鍵が共有される。ところが、すでに上述した量子通信の原理から明らかように、受信手段２ａ、２ｂ、２ｃと、受信手段２ｄ、２ｅとが同一な送信手段１が送出する光パルスを受信したとしても、受信手段２ａ、２ｂ、２ｃが共有する量子暗号鍵と、受信手段２ｄ、２ｅが共有する量子暗号鍵とを異なる量子暗号鍵とすることが可能となる。したがって、同一の送信手段が送出する光パルスを用いて、複数のグループが略同時に量子暗号鍵を共有することができる。【００３９】
また、かかる構成によれば、フォトン発生器を有する送信手段が送出する光パルスを複数のユーザ、複数のシステムで共有できるので、システムの構築が安価かつ簡易となるという効果が生ずる。【００４０】
なお、図５のシステムにおいても、図３に示す実施の形態３の量子暗号鍵配送システムと同様に、各グループごとに誤り検出を行うことで、盗聴者の存在を確実に検出することが可能となる。【００４１】
以上説明したように、この実施の形態の量子暗号鍵配送システムによれば、フォトン発生手段を複数の量子暗号鍵配送システムで共有するようにしているので、複数のユーザあるいは複数システム間でフォトン発生器の共有が可能となり、システムの構成を安価、かつ簡易な構成とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上のように、本発明にかかる量子暗号鍵配送システムは、複数のユーザあるいは複数システム間での量子暗号鍵の共有に有用であり、特に、送信者が絶対的に信頼できる対象でない場合や、複数のユーザグループごとに個別に量子暗号鍵を共有したい場合など、さまざまなニーズに柔軟に対応できる量子暗号鍵配送システムとして好適である。
【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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【国際調査報告】
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