"第1のユーザデバイスと第2のユーザデバイスとを含む複数のユーザデバイス間の安全な通信を促進する方法において、通信信頼機関を実現するシステムによって、前記通信信頼機関と第1のユーザとの第1の信頼関係の下での第1の量子鍵配送によって1つまたは複数の第1の量子鍵を配送するステップと、前記通信信頼機関と第2のユーザとの第2の信頼関係の下での第2の量子鍵配送によって、前記1つまたは複数の第1の量子鍵とは異なる1つまたは複数の第2の量子鍵を配送するステップと、前記1つまたは複数の第1の量子鍵のうちの少なくとも1つと前記1つまたは複数の第2の量子鍵のうちの少なくとも1つとに少なくとも部分的に基づいて1つまたは複数の複合鍵を求めるステップと、前記1つまたは複数の複合鍵を配送できるようにするステップとを含み、前記1つまたは複数の複合鍵は、前記第1のユーザデバイスと前記第2のユーザデバイスとの間で量子鍵配送が行われないときでも前記第1のユーザデバイスと前記第2のユーザデバイスとの間の安全な通信を促進することを特徴とする方法。前記1つまたは複数の複合鍵は、複合鍵参照テーブルとして構成され、パブリックチャネルを介した非秘密配送に利用可能にされることを特徴とする請求項1に記載の方法。前記通信信頼機関を実現する前記システムによって、前記第1の量子鍵配送の前に、前記第1のユーザ用のバイオメトリック証印に少なくとも部分的に基づいて前記第1のユーザを認証して、前記第1の信頼関係を確立するステップと、前記第2の量子鍵配送の前に、前記第2のユーザ用のバイオメトリック証印に少なくとも部分的に基づいて前記第2のユーザを認証して、前記第2の信頼関係を確立するステップとをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。前記第1のユーザを認証する前記ステップは、第1の事前に用意された秘密鍵を使用し、前記第1の量子鍵配送によって配送される前記1つまたは複数の量子鍵は、後で前記第1のユーザを認証する際に使用される第1の新しい鍵を含み、前記第2のユーザを認証する前記ステップは、第2の事前に用意された秘密鍵を使用し、前記第2の量子鍵配送によって配送される前記1つまたは複数の第2の量子鍵は、後で前記第2のユーザを認証する際に使用される第2の新しい鍵を含むことを特徴とする請求項3に記載の方法。前記1つまたは複数の第1の量子鍵は鍵導出鍵を含み、前記1つまたは複数の第2の量子鍵は前記第2のユーザデバイス用の暗号鍵を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。前記1つまたは複数の複合鍵を求める前記ステップは、前記鍵導出鍵および前記第2のユーザデバイス用の暗号鍵から前記1つまたは複数の複合鍵のうちの第1の複合鍵を求めるステップを含むことを特徴とする請求項5に記載の方法。前記第1の複合鍵はビット単位XOR演算を使用して求められることを特徴とする請求項6に記載の方法。前記1つまたは複数の第1の量子鍵は鍵認証鍵をさらに含み、前記方法は、前記通信信頼機関を実現する前記システムによって、鍵認証値を作成し、前記鍵認証値を配送できるようにするステップをさらに含み、前記鍵認証値は、前記第2のユーザデバイス用の前記暗号鍵および鍵認証鍵から求められることを特徴とする請求項5に記載の方法。前記鍵認証値を作成する前記ステップは暗号化ハッシュ関数を使用するステップをさらに含むことを特徴とする請求項8に記載の方法。前記1つまたは複数の第1の量子鍵は、前記第1のユーザデバイス用の暗号鍵と、第1の鍵導出鍵と、第1の鍵認証鍵とを含み、前記1つまたは複数の第2の量子鍵は、前記第2のユーザデバイス用の暗号鍵と、第2の鍵導出鍵と、第2の鍵認証鍵とをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。前記1つまたは複数の複合鍵を求める前記ステップは、前記第1の鍵導出鍵および前記第2のユーザデバイス用の前記暗号鍵から前記1つまたは複数の複合鍵のうちの第1の複合鍵を求めるステップと、前記第2の鍵導出鍵および前記第1のデバイス用の前記暗号鍵から前記1つまたは複数の複合鍵のうちの第2の複合鍵を求めるステップとを含み、前記方法は、前記通信信頼機関を実現する前記システムによって、複数の鍵認証値を作成し、前記複数の鍵認証値を配送できるようにするステップをさらに含み、前記複数の鍵認証値の第1の値は、前記第2のデバイス用の前記暗号鍵および前記第1の鍵認証鍵から求められ、前記複数の鍵認証値の第2の値は、前記第1のデバイス用の前記暗号鍵および前記第2の鍵認証鍵から求められることを特徴とする請求項10に記載の方法。前記第1の量子鍵配送は前記通信信頼機関と前記第1のユーザデバイスまたはフィルガンデバイスとの間で行われ、前記第2の量子鍵配送は前記通信信頼機関と前記第2のユーザデバイスまたはフィルガンデバイスとの間で行われることを特徴とする請求項1に記載の方法。前記通信信頼機関を実現する前記システムによって、前記第1の量子鍵配送の前に、量子識別プロトコル内の第1のパスワードを使用して前記第1のユーザと前記通信信頼機関との認証を行うステップと、前記第2の量子鍵配送の前に、前記量子識別プロトコル内の第2のパスワードを使用して前記第2のユーザと前記通信信頼機関との認証を行うステップとをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。前記第1のパスワードは、前記第1のユーザによって入力される第1の1組の複数の英数字、前記第1のユーザデバイスに格納されている第1の高エントロピー鍵、および/または前記第1のユーザ用のバイオメトリック証印に基づく第1のダイジェストを含み、前記第2のパスワードは、前記第2のユーザによって入力される第2の1組の複数の英数字、前記第2のユーザデバイスに格納されている第2の高エントロピー鍵、および/または前記第2のユーザ用のバイオメトリック証印に基づく第2のダイジェストを含むことを特徴とする請求項13に記載の方法。前記通信信頼機関を実現する前記システムは複数の物理ノードに分散され、前記方法は、第1の量子秘密分散を使用して、前記第1のユーザおよび前記通信信頼機関の前記複数の物理ノードに関する前記第1の量子鍵配送を容易にするステップと、第2の量子秘密分散を使用して、前記第2のユーザおよび前記通信信頼機関の前記複数の物理ノードに関する前記第2の量子鍵配送を容易にするステップとをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。前記通信信頼機関は、ある階層における第1の子通信信頼機関であり、前記階層は、親通信信頼機関と、第3のユーザと第3の信頼関係を有する第2の子通信信頼機関とをさらに含み、前記第1の子通信信頼機関は、前記親通信信頼機関と一緒に量子鍵配送を行うように動作可能であることを特徴とする請求項1に記載の方法。第1のユーザデバイスと第2のユーザデバイスとを含む複数のユーザデバイス間で安全な通信を行う方法において、前記第1のユーザデバイスによって、通信信頼機関と第1のユーザとの信頼関係の下での前記通信信頼機関との量子鍵配送の結果として得られた1つまたは複数の第1の量子鍵を取り込むステップと、前記1つまたは複数の第1の量子鍵のうちの1つおよび前記第2のユーザデバイス用の鍵に少なくとも部分的に基づく複合鍵を取り込むステップと、前記1つまたは複数の第1の量子鍵のうちの1つおよび前記複合鍵に少なくとも部分的に基づいて前記第2のユーザデバイスと通信するステップとを含み、前記複合鍵は、前記第1のユーザデバイスと前記第2のユーザデバイスとの間で量子鍵配送が行われないときでも前記第1のユーザデバイスと前記第2のユーザデバイスとの間の安全な通信を促進することを特徴とする方法。前記1つまたは複数の第1の量子鍵および前記複合鍵は前記第1のユーザデバイスのストレージから取り込まれ、前記複合鍵は、パブリックチャネルを介して前記第1のユーザデバイスに供給されていることを特徴とする請求項17に記載の方法。前記量子鍵配送の前に、前記第1のユーザデバイスによって、前記第1のユーザ用のバイオメトリック証印を受信するステップと、事前に用意された秘密鍵を使用して前記バイオメトリック証印を暗号化するステップと、前記暗号化されたバイオメトリック証印を前記通信信頼機関に送信し、前記第1のユーザを認証して前記通信信頼機関と前記第1のユーザとの間に前記信頼関係を確立することができるようにするステップとをさらに含み、前記量子鍵配送によって配送される前記1つまたは複数の第1の量子鍵は、後で前記第1のユーザを認証する際に使用される新しい鍵を含むことを特徴とする請求項17に記載の方法。前記1つまたは複数の第1の量子鍵は鍵導出鍵を含み、前記方法は、前記第1のユーザデバイスによって、前記鍵導出鍵および前記複合鍵から前記第2のユーザデバイス用の前記鍵を求めるステップをさらに含むことを特徴とする請求項17に記載の方法。前記1つまたは複数の第1の量子鍵は、前記第1のユーザデバイス用の暗号鍵をさらに含み、前記第2のユーザデバイスと通信する前記ステップは、前記第1のユーザデバイスによって、前記第1のユーザデバイス用の前記暗号鍵を使用して前記第2のユーザデバイスへのメッセージを暗号化するステップと、前記第2のユーザデバイス用の前記鍵を使用して前記第2のユーザデバイスからのメッセージを解読するステップとを含むことを特徴とする請求項20に記載の方法。前記第2のユーザデバイスと通信する前記ステップは、前記第1のユーザデバイスによって、前記第2のユーザデバイス用の前記鍵を使用して、セッション鍵を含む、前記第2のユーザデバイスからの第1のメッセージを解読するステップと、前記セッション鍵を使用して前記第2のユーザデバイスへの第2のメッセージを暗号化し、前記第2のユーザデバイスからの第3のメッセージを解読するステップとを含むことを特徴とする請求項20に記載の方法。前記1つまたは複数の第1の量子鍵は鍵認証鍵をさらに含み、前記方法は、前記第1のユーザデバイスによって、前記通信信頼機関によって利用可能にされた基準鍵認証値を取り込むステップと、前記第2のユーザデバイス用の前記鍵および前記鍵認証鍵からチェック鍵認証値を求めるステップと、前記チェック鍵認証値を前記基準鍵認証値と比較するステップとをさらに含むことを特徴とする請求項20に記載の方法。前記1つまたは複数の第1の量子鍵は、前記第1のユーザデバイス用の暗号鍵を含み、前記第2のユーザデバイスと通信する前記ステップは、前記第1のユーザデバイスによって、前記第1のユーザデバイス用の前記暗号鍵を使用して、セッション鍵を含む第1のメッセージを暗号化するステップと、前記第1のメッセージを前記第2のユーザデバイスに送信するステップと、前記セッション鍵を使用して前記第2のユーザデバイスへの第2のメッセージを暗号化し、前記第2のユーザデバイスからの第3のメッセージを解読するステップとを含むことを特徴とする請求項17に記載の方法。前記量子鍵配送は、前記通信信頼機関と、前記第1のユーザデバイスまたは前記第1のユーザデバイスに前記1つまたは複数の量子鍵を供給するフィルガンデバイス間で行われることを特徴とする請求項17に記載の方法。前記1つまたは複数の第1の量子鍵は、前記第1のユーザデバイス以外の複数のユーザデバイスの各々用の異なる鍵を含み、前記方法は、前記第1のユーザデバイスによって、グループセッション鍵を求めるステップと、前記第1のユーザデバイス以外の前記複数のユーザデバイスの各々について、前記第1のユーザデバイスと前記他のユーザデバイスとの間のペアワイズ通信に特有の暗号鍵を使用して前記グループセッション鍵を暗号化するステップと、前記暗号化されたグループセッション鍵を前記他のユーザデバイスに伝達するステップとをさらに含むことを特徴とする請求項17に記載の方法。前記第1のユーザデバイス以外の前記複数のユーザデバイスの各々について、前記異なる鍵は、前記第1のユーザデバイスと前記他のユーザデバイスとの間のペアワイズ通信に特有の前記暗号鍵、または前記第1のユーザデバイスと前記他のユーザデバイスとの間のペアワイズ通信に特有の前記暗号鍵を求めるために前記第1のユーザデバイスによって使用できる鍵導出鍵であることを特徴とする請求項26に記載の方法。前記第1のデバイスによって、前記第1のユーザデバイス以外の前記複数のユーザデバイスの各々が1つのサブグループに属する複数のサブグループにそれぞれの複数のサブグループ鍵を割り当てるステップと、前記第1のユーザデバイス以外の前記複数のユーザデバイスの各々について、個々のグループメンバー鍵を割り当てるステップと、前記複数のサブグループ鍵のうちのどの鍵が前記他のユーザデバイスに適用されるのかを識別するステップと、前記第1のユーザデバイスと前記他のユーザデバイスとの間のペアワイズ通信に特有の前記暗号鍵を使用して前記個々のグループメンバー鍵および前記識別されたサブグループ鍵を暗号化するステップと、前記暗号化された個々のグループメンバー鍵および前記暗号化されたサブグループ鍵を前記他のユーザデバイスに伝達するステップとをさらに含むことを特徴とする請求項26に記載の方法。前記量子鍵配送の前に、前記第1のユーザデバイスによって、量子鍵識別プロトコル内のパスワードを使用して、前記通信信頼機関に対して前記第1のユーザを認証し、かつ前記第1のユーザに対して前記通信信頼機関を認証するステップをさらに含むことを特徴とする請求項17に記載の方法。前記パスワードは、前記第1のユーザによって入力される複数の英数字、前記第1のユーザデバイスに格納されている高エントロピー鍵、および/または前記第2のユーザ用のバイオメトリック証印に基づくダイジェストを含むことを特徴とする請求項29に記載の方法。前記パスワードは、前記第1のユーザデバイスに格納されている高エントロピー鍵を含み、前記方法は、前記第1のユーザデバイスに格納されている前記高エントロピー鍵を前記1つまたは複数の第1の量子鍵のうちの1つと置き換えるステップをさらに含むことを特徴とする請求項29に記載の方法。前記パスワードは、前記第1のユーザデバイスに格納されている高エントロピー鍵を含み、前記通信信頼機関は、前記高エントロピー鍵に少なくとも部分的に基づくメッセージ認証コードによって前記通信信頼機関自体を前記第1のユーザに対して認証することを特徴とする請求項29に記載の方法。プロセッサと、メモリと、ユーザデバイスに目標デバイスと安全な通信を行う方法を実行させるためのコンピュータ実行可能な命令を格納するストレージとを備えるユーザデバイスであって、前記方法は、前記ユーザデバイスによって、通信信頼機関との量子鍵配送の結果として得られた鍵導出鍵を取り込むステップと、前記鍵導出鍵および前記目標デバイス用の鍵に少なくとも部分的に基づく対鍵を取り込むステップと、前記鍵導出鍵および前記対鍵から前記目標デバイス用の前記鍵を導き出すステップと、前記目標デバイスと通信する際に前記目標デバイス用の前記鍵を使用するステップとを含むことを特徴とするユーザデバイス。前記鍵導出鍵および前記対鍵は前記ユーザデバイスの前記ストレージから取り込まれ、前記対鍵はパブリックチャネルを介して前記ユーザデバイスに供給されていることを特徴とする請求項33に記載のユーザデバイス。前記方法は、前記ユーザデバイスによって、前記通信信頼機関との前記量子鍵配送の結果として得られた前記ユーザデバイス用の暗号鍵を取り込むステップと、前記目標デバイスと通信する際に前記ユーザデバイス用の前記暗号鍵を使用するステップであって、前記ユーザデバイス用の前記暗号鍵を使用して前記目標デバイスへのメッセージを暗号化するサブステップと、前記目標デバイス用の前記鍵を使用して前記目標デバイスからのメッセージを解読するサブステップとを含むステップとをさらに含むことを特徴とする請求項33に記載のユーザデバイス。前記目標デバイスと通信する前記ステップは、前記ユーザデバイスによって、前記目標デバイス用の前記鍵を使用して、セッション鍵を含む、前記目標デバイスからの第1のメッセージを解読するステップと、前記セッション鍵を使用して前記目標デバイスへの第2のメッセージを暗号化し、前記目標デバイスからの第3のメッセージを解読するステップとを含むことを特徴とする請求項33に記載のユーザデバイス。前記目標デバイス用の前記鍵は、前記鍵導出鍵および前記対鍵のビット単位XORとして求められることを特徴とする請求項33に記載のユーザデバイス。前記方法は、前記ユーザデバイスによって、前記通信信頼機関との量子鍵配送の結果として得られた鍵認証鍵を取り込むステップと、前記通信信頼機関によって利用可能にされた基準鍵認証値を取り込むステップと、前記目標デバイス用の前記鍵および前記鍵認証鍵からチェック鍵認証値を求めるステップと、前記チェック鍵認証値を前記基準鍵認証値と比較するステップとをさらに含むことを特徴とする請求項33に記載のユーザデバイス。前記チェック鍵認証値を求める前記ステップは、暗号化ハッシュ関数を使用するステップを含むことを特徴とする請求項38に記載のユーザデバイス。第1のユーザデバイスと第2のユーザデバイスとを含む複数のユーザデバイス間の安全な通信を促進する方法において、通信信頼機関を実現するシステムによって、前記第1のユーザデバイス用の暗号鍵を含む1つまたは複数の第1の量子鍵を量子鍵配送によって配送するステップと、前記第2のユーザデバイス用の鍵導出鍵を含む1つまたは複数の第2の量子鍵を量子鍵配送によって配送するステップと、前記第1のユーザデバイス用の前記暗号鍵および前記第2のユーザデバイス用の前記鍵導出鍵に少なくとも部分的に基づいて対鍵を求めるステップと、前記対鍵を配送できるようにするステップとを含み、前記対鍵は、前記第2のユーザデバイスによって、前記第1のユーザデバイス用の前記暗号鍵を求めるときに前記第2のユーザデバイス用の前記鍵導出鍵と組み合わせて使用することができることを特徴とする方法。前記対鍵は、対鍵参照テーブルとして構成され、パブリックチャネルを介した非秘密配送に利用可能にされることを特徴とする請求項40に記載の方法。前記1つまたは複数の第1の量子鍵は、前記第1のユーザデバイス用の鍵導出鍵をさらに含み、前記1つまたは複数の第2の量子鍵は前記第2のユーザデバイス用の暗号鍵をさらに含み、前記方法は、前記通信信頼機関を実現するシステムによって、前記第2のユーザデバイス用の前記暗号鍵および前記第1のユーザデバイス用の前記鍵導出鍵に少なくとも部分的に基づいて第2の対鍵を求めるステップと、前記第2の対鍵を配送できるようにするステップとをさらに含み、前記第2の対鍵は、前記第1のユーザデバイスによって、前記第2のユーザデバイス用の前記暗号鍵を求めるときに前記第1のユーザデバイス用の前記鍵導出鍵と組み合わせて使用することができることを特徴とする請求項40に記載の方法。前記対鍵は、前記第1のユーザデバイス用の前記暗号鍵のビット単位XORおよび前記第2のユーザデバイス用の前記鍵導出鍵として求められることを特徴とする請求項40に記載の方法。前記1つまたは複数の第2の量子鍵は、前記第2のユーザデバイス用の鍵認証鍵をさらに含み、前記方法は、前記通信信頼機関を実現するシステムによって、前記第1のユーザデバイス用の前記暗号鍵および前記第2のユーザデバイス用の前記鍵認証鍵から鍵認証値を求めるステップと、前記鍵認証値を配送できるようにするステップとをさらに含み、前記鍵認証値は、前記第2のユーザデバイスによって、前記第1のユーザデバイス用の前記暗号鍵を認証するときに前記第2のユーザデバイス用の前記鍵認証鍵と組み合わせて使用することができることを特徴とする請求項40に記載の方法。プロセッサと、メモリと、前記システムに、複数のユーザデバイス間の安全な通信を促進する方法を実行させるためのコンピュータ実行可能な命令を格納するストレージとを備え、通信信頼機関を実現するシステムにおいて、前記方法は、前記通信信頼機関を実現する前記システムによって、前記複数のユーザデバイスのうちの所与のユーザデバイスiごとに、量子鍵配送によって複数の量子鍵を配送するステップであって、前記所定のユーザデバイスi用の前記複数の量子鍵が、前記複数のユーザデバイスのうちの前記所与のユーザデバイスiと他の各ユーザデバイスjとの間のペアワイズ通信用の異なる暗号鍵Kj,iと、前記複数のユーザデバイスのうちの前記所与のユーザデバイスiと他の各ユーザデバイスjとの間のペアワイズ通信用の異なる鍵導出鍵Li,jとを含むステップと、複数の対鍵を求めるステップであって、前記複数の対鍵が、前記複数のユーザデバイスのうちの所与のユーザデバイスiごとに、前記複数のユーザデバイスのうちの他の各ユーザデバイスj用の異なる対鍵Pi,jを含み、前記異なる対鍵Pi,jが、前記他のユーザデバイスjに対する前記所与のユーザデバイスi用の前記異なる鍵導出鍵Li,jと、前記所与のユーザデバイスiに対する前記他のユーザデバイスj用の前記異なる暗号鍵Kj,iとに少なくとも部分的に基づく対鍵であるステップと、前記複数の対鍵を配送できるようにする、ステップとを含むことを特徴とするシステム。前記複数の対鍵は、対鍵参照テーブルとして構成され、パブリックチャネルを介した非秘密配送に利用可能にされることを特徴とする請求項45に記載のシステム。前記異なる対鍵Pi,jは、前記異なる鍵導出鍵Li,jおよび前記異なる暗号鍵Kj,iのビット単位XORとして求められることを特徴とする請求項45に記載のシステム。前記所与のユーザデバイスi用の前記複数の量子鍵は、前記所与のユーザデバイスi用の鍵認証鍵Miをさらに含み、前記方法は、前記通信信頼機関を実現する前記システムによって、前記複数のユーザデバイスのうちの所与のユーザデバイスiごとに、前記複数のユーザデバイスのうちの他の各ユーザデバイスj用の異なる鍵認証値Ai,jを含む複数の鍵認証値を求めるステップをさらに含み、前記鍵認証値Ai,jは、前記所与のユーザデバイスiに対する前記他のユーザデバイスj用の前記異なる暗号鍵Kj,iと、前記所与のユーザデバイスi用の前記鍵認証鍵Miとに少なくとも部分的に基づく値であるステップと、前記複数の鍵認証値を配送できるようにするステップとを含むことを特徴とする請求項45に記載のシステム。第1のユーザデバイスと第2のユーザデバイスとを含む複数のユーザデバイス間の安全な通信を促進する方法において、第1の子通信信頼機関を実現するシステムによって、前記第1の子通信信頼機関と第1のユーザとの第1の信頼関係の下での第1の量子鍵配送によって第1の量子鍵を配送するステップであって、前記第1の子通信信頼機関が、第2の子通信信頼機関と親通信信頼機関とを含む階層の一部であり、前記第2の子通信信頼機関が、前記第2の子通信信頼機関と第2のユーザとの第2の信頼関係の下での第2の量子鍵配送によって第2の量子鍵を分散させているステップと、前記親通信信頼機関との第3の量子鍵配送の結果として得られた第3の量子鍵を取り込むステップと、前記第3の量子鍵のうちの少なくとも1つと前記第1の量子鍵のうちの少なくとも1つとを使用して前記第1のユーザデバイスと前記第2のユーザデバイスとの間の安全な通信を促進するステップとを含むことを特徴とする方法。前記第3の量子鍵のうちの前記少なくとも1つと前記第1の量子鍵のうちの少なくとも1つとを使用して安全な通信を促進するステップは、前記親通信信頼機関から暗号化されたセッション鍵を受信するステップと、前記第3の量子鍵のうちの少なくとも1つを使用して前記暗号化されたセッション鍵を解読するステップと、前記第1の量子鍵のうちの少なくとも1つを使用して前記セッション鍵を再暗号化するステップと、前記再暗号化されたセッション鍵を前記第1のユーザデバイスに配送するステップとを含むことを特徴とする請求項49に記載の方法。本明細書では、量子通信QCカードと基地局と通信信頼機関との間の量子鍵配送QKD用の技術およびツールについて説明する。例示的な実装形態では、QCカードは、基地局に結合され、通信信頼機関とのQKDによって鍵を取得する、比較的安価で携帯可能なデバイスである。これらの鍵を使用して認証、アクセス制御、またはその他の目的のために安全な通信をセットアップしてもよい。本明細書では、QKDの後の安全なマルチパーティ通信用のプロトコルを実施する技術およびツールについても説明する。このプロトコルによって、フォワードセキュリティforwardsecurityおよびアーカイブアタックarchivalattackに対する抵抗のようなQKDの利点がマルチパーティ通信シナリオに拡張される。また、このプロトコルは、ユーザデバイス同士の量子リンクが存在しないか、通信信頼機関がオフラインであるか、または大規模なグループがグループ内で安全な通信を確立することを求めているときでもQKDの利点を維持する。安全なマルチパーティ通信用のプロトコルをQCカード、QCカードから鍵を取得するデバイス、および/または通信信頼機関との従来のQKDによって鍵を取得するデバイスと一緒に使用してもよい。逆に、QCカード/通信信頼機関構成を本明細書に記載された安全なマルチパーティ通信プロトコルまたは他のプロトコルと一緒に使用してもよい。説明の都合上、場合によっては、用語通信信頼機関は、通信信頼機関の役割を実施するコンピューティングシステムの省略表現として使用され、用語ユーザはユーザに関連するコンピューティングシステムを示すのに使用される。文脈によって明確に示されていないかぎり、本明細書に記載された動作は、コンピューティングシステムを用いて実施され、コンピューティングシステムによって実行される。例えば、通信信頼機関またはユーザに情報を送信すること、値を求めること、通信信頼機関またはユーザから情報を受信することについての記述は、概して、通信信頼機関またはユーザに関連するコンピューティングシステムとの動作を示す。一方、ユーザデバイスへのユーザ入力またはバイオメトリック入力についての記述は、人間のユーザがそのような入力を供給することを意味する。また、本明細書では用語システムとデバイスは同じ意味に使用される。文脈によって明確に示されていないかぎり、どちらの語もコンピューティングシステムまたはコンピューティングデバイスの種類に対する限定を意味しない。一般に、コンピューティングシステムまたはコンピューティングデバイスは、ローカルに配置されるかまたは分散配置されてもよく、本明細書に記載された機能を実現するソフトウェアを含む特殊用途ハードウェアおよび/または汎用コンピュータハードウェアの任意の組合せを含んでもよい。用語ユーザデバイスは概してユーザに関連するコンピューティングシステムを示す。本明細書に記載された実装形態の様々な代替実装形態が可能である。フローチャートを参照して説明するある技術は、フローチャートに示されている段階の順序を変更するか、ある段階を分割、反復、または省略することなどによって変更されてもよい。本明細書に記載されたQKD構成および安全なマルチパーティ通信プロトコルの様々な態様を組み合わせて使用しても、別々に使用してもよい。様々な実施形態は前述の技術およびツールのうちの1つまたは複数を実施する。本明細書に記載された技術およびツールのうちのいくつかは、背景技術において指摘した問題のうちの1つまたは複数に対処する。通常、所与の技術/ツールが全てのそのような問題を解決するわけではない。I.例示的な動作環境図1は、様々なユーザデバイスが通信信頼機関101とのQKDによって鍵を取得する例示的な動作環境100を示している。ユーザデバイスは、基地局103に結合されたQCカード102と、QCカードを有する携帯電話107と、衛星108と、従来のQC送信機105に接続されたいくつかのコンピュータ106とを含む。ユーザデバイスは個人ユーザ用のユーザデバイス、またはユーザとしての企業、金融機関、もしくは政府機関用のユーザデバイスであってもよい。コンピューティングシステムは通信信頼機関101を実現する。通信信頼機関101は、ユーザを認証し、ユーザデバイスまたは従来のQC送信機105との通信において量子鍵を生成し、量子鍵を格納する。ある時点で、通信信頼機関101は様々なデバイスとのQKDを実行し、通信信頼機関101は、様々なQKDセッションにおいて生成された量子鍵を格納する。所与のユーザデバイスは、通信信頼機関101から配布される量子鍵および他の情報を使用して、通信信頼機関101とのQKDから得られた量子鍵を有する他のユーザデバイスと安全に通信することができる。QCカード102は小型QC送信機を含む。QCカード102は、通信信頼機関101とのネットワーク接続を実現し、QCカード102に電力を供給することができる基地局103に結合されている。基地局103、QCカード102、およびQCカード102とのQKD向けに構成された通信信頼機関の例示的な実装形態については第II節において詳しく説明する。従来のQKD解決手段は高価で実施が困難である傾向があるが、QCカード102および基地局103の例示的な実装形態は比較的安価である。QCカード102は携帯が容易であり、QKDによって生成された量子鍵は、従来の非量子鍵配送によってもたらされるセキュリティよりも強力なセキュリティを促進する。ユーザは、量子鍵を生成するために、QCカード102を基地局103に挿入する。通常、QKDの前提条件として、通信信頼機関101はユーザを認証する。例えば、QCカード102は、ユーザからの指紋スキャンおよび個人識別番号PINを受け入れ、PINおよび指紋スキャンデータを暗号化し、暗号化された材料を事前に通信信頼機関101から供給されている情報と比較するために通信信頼機関101に送信する。あるいは、QCカード102は、ユーザを識別する他のバイオメトリック情報および/またはその他の情報を受け入れる。QCカード102は次いで、通信信頼機関101とのQKDを実行し、結果として得られた量子鍵をQCカード102上のセキュアメモリに格納する。図1において、基地局103は、設置されたファイバ104を介して通信信頼機関101に接続されている。設置されたファイバ104は、QCカード102と通信信頼機関101との間のポイントツーポイントQKD、例えば、量子状態情報を用いて符号化された光子の送信用の量子チャネルとして使用される。ポイントツーポイントQKDは、トポロジーがQKDをサポートするファイバネットワークにおいて単一光学スパンまたは複数のスパンにわたって行われてもよい。例えば、このトポロジーは、QCカードと通信信頼機関との間の中間ルータを含むが、このルータは量子状態情報を保存する。図1では、設置されたファイバ104は、QCカード102と通信信頼機関101との間で非量子情報、例えば、認証情報、QKDにおける測定基底、基底記録に関する非量子情報、および/または通信信頼機関101からの非秘密鍵情報を交換するときにパブリックチャネルとしても使用される。あるいは、QCカード102と通信信頼機関101は、別の種類のネットワーク媒体例えば、銅、RFもしくは自由空間光学または別のネットワークトポロジーを有するファイバネットワークを介して非光量子情報を伝達する。一使用シナリオでは、ある企業が、その従業員用のQCカード102を購入し、かつその施設に配置された1つまたは複数の基地局103を購入する。従業員は、定期的に自分のQCカード102を基地局に挿入して量子鍵をロードする。従業員は次いで、インターネットを介した購入、リモートサイトでの認証またはアクセス制御のような活動に量子鍵を使用する。携帯電話107は、QCカード102と従来の携帯電話構成要素とを含む。携帯電話107は、携帯電話107に接続されるようになっている基地局103に結合され、通信信頼機関101とのネットワーク接続を実現する。携帯電話の基地局103は、電力を供給するとともに、携帯電話107上で情報を同期させるためのデータ接続も実現する。携帯電話107は、QCカード102および通信信頼機関101によって生成された量子鍵を格納する。QCカードを含む携帯電話107の例示的な実装形態については以下に第II節において説明する。図1に示されているように、通信信頼機関101は、QCカード102以外のデバイス用の量子鍵を生成してもよい。例えば、通信信頼機関101は、自由空間を通じたQC送受信用の機器を使用して低軌道衛星108に量子鍵を配送するQKDを実行する。あるいは、通信信頼機関101は、安全な施設においてQKDによって生成された量子鍵をローカルに接続されたコンピュータ106に直接伝達する従来のQC送信機105とのQKDを実行する。従来のQC送信機105は、設置されたファイバ104例えば、建物、FTTxリンク、メトロ領域などにおける電気通信用の標準的なファイバまたは自由空間例えば、屋根から屋根、飛行機から地面、船から船、衛星から地面を介して通信信頼機関101に接続されてもよい。いずれの場合も、QKDは、暗号化、安全なマルチパーティ音声通信または映像通信、認証、銀行取引、施設アクセス制御、コンピューティングシステムまたはデータベースのアクセス制御、オンライン制御システムのアクセス制御、車両アクセス、デジタル署名、電子投票、テレプレゼンス、またはそのような用途に量子鍵として使用されてもよい安全な暗号並みの乱数を生成する。乱数として、量子鍵はフォワード秘匿性を有する。量子鍵は、事前に用意された秘密鍵に依存せず、従来のアタックを受けず、また、将来技術が発展して使用するコンピューティング電力が高くなったり、鍵生成アルゴリズムにおいて欠陥が発見されたりしても影響を受けることがない。QKDによって生成された量子鍵のうちのいくつかを認証および以後のQKDセッションの前の他のセットアップ動作に使用してもよく、従って、そのようなセットアップ動作はユーザに対して自動的であり連続的である。図1に示されている例では、通信信頼機関101を実現するコンピューティングシステムはQC受信機を有する。あるいは、通信信頼機関101を実現するコンピューティングシステムはQC送信機を有し、QKDの他方の当事者はQC受信機を含む。図2は、QCカード102が通信信頼機関101とのQKDによって得られた量子鍵をさらに配送する例示的な動作環境200を示している。QCカード102は、格納されている量子鍵を携帯電話107またはユーザのコンピュータ116に配送してもよい。例えば、QCカード102はポイントツーポイントファイバ接続または無線接続を介して量子鍵を送信する。あるいは、QCカード102は、衛星管制センタ113に量子鍵を配布し、衛星管制センタ113が量子鍵を衛星118にアップロードする。このように、QCカード102は、量子鍵をQCカード102のセキュアメモリから宇宙船、船舶、またはその他の乗物上のリモート暗号化装置にロードするときにフィルガンfillgunとして使用されてもよい。例えば、QCカード102は、端末において基地局に結合されている間に量子鍵をロードし、発射の前に宇宙船に運ばれ、次いで量子鍵を宇宙船上のコンピューティングデバイスにロードする。宇宙船上のコンピューティングデバイスは次いで、端末または別のデバイスとの安全な通信に量子鍵を使用してもよい。図3は、QKDによって配送された量子鍵が、安全な通信を確立するのに使用されるか、認証に使用されるか、またはアクセス制御に使用される例示的な動作環境300を示している。ユーザデバイスは、通信信頼機関101から配布された1つまたは複数の量子鍵および情報によって、他のユーザデバイスと直接またはインターネットなどの公衆網130を介して安全に通信することができる。あるいは、ユーザデバイスは、量子鍵を使用して他のユーザデバイスに対してユーザデバイス自体を認証するかまたはアクセス制御デバイス120によってある施設にアクセスすることができる。それぞれ通信信頼機関とのQKDから量子鍵を受信したユーザデバイスのネットワーク内では、あるユーザデバイスは、任意の他のユーザデバイスとの接続を2つのユーザデバイス間のQKDなしに確立することができる。図3に示されているユーザデバイスは、通信信頼機関101との任意の形態のQKDによってその量子鍵を取得することができる。図3に示されているユーザデバイスのうちのいくつかは、図1に示されているように、通信信頼機関101とのQKDによって直接量子鍵を取得している。例えば、携帯電話107およびQCカード102は、通信信頼機関とのQKDから量子鍵を取得している。ユーザコンピュータ106は、通信信頼機関とのQKDにおいて従来のQC送信機とのローカルな接続から直接量子鍵を取得している。図3に示されている他のユーザデバイスは、図2に示されているようにQCカードから量子鍵を取得している。例えば、衛星118、携帯電話117、およびユーザコンピュータ116は、QCカード102から量子鍵を取得している。いずれの場合も、ユーザデバイスは、量子鍵がユーザデバイスに配送された位置とは異なる位置でユーザデバイスの量子鍵を使用することができる。通信信頼機関101は、図1のようにQCノードであるとともに従来のネットワークコンタクトポイントでもある。通信信頼機関101は、ネットワークサーバの役割を果たすQKDの他に、ネットワーククライアントの役割を果たすユーザデバイスとの従来のネットワーク通信を使用して情報を交換してもよい。このように、ユーザデバイスは、別のユーザデバイスとの安全な接続を確立するために、格納されている量子鍵のうちの1つと組み合わせて使用できる情報を受信することができる。あるいは、ユーザデバイスは、それに格納されている量子鍵によって暗号化された材料materialを通信信頼機関101から受信してもよい。量子鍵は、アルゴリズム暗号化に使用されないときでも安全な通信を促進することができる。2つのユーザデバイスが同じ量子鍵を有する場合、第1のユーザデバイスは格納されている量子鍵を使用して、信号の波長および/またはタイムスロット同士の間で情報内容を拡散するためのパターンを求め、次いで送信時にこのパターンに従って情報を拡散してもよい。第2のユーザデバイスは、格納されている量子鍵からパターンを求め、第2のユーザデバイスが受信した信号からの情報内容を逆拡散する。パターンは、格納されている量子鍵によって決まるが、格納されている量子鍵を暗号化時に使用しなくても、送信時に物理層においてセキュリティが実現される。量子鍵を使用すると、通信信頼機関101をオンラインまたはオフラインにすることができる。例えば、2つのデバイスがそれぞれ、通信信頼機関101とのQKDから量子鍵を取得していると仮定する。第1のユーザデバイスは、第2のユーザデバイスとの安全な接続を確立するために、インターネットなどの公衆網130を介して通信信頼機関101と連絡を取る。第1のユーザデバイスは、第2のユーザデバイスとの安全な接続を確立するために第1のユーザデバイスにおける量子鍵と一緒に使用できる情報を通信信頼機関101から受信する。次いで、第1のユーザデバイスおよび第2のユーザデバイスは、ジョイントセッション鍵を使用して公衆網130などを介して安全な通信を行うことができる。あるいは、通信信頼機関101はそのような情報を第1のユーザデバイスおよび/または第2のユーザデバイスに供給し、次いでオフラインになることができる。通信信頼機関がオフラインであっても、第1のユーザデバイスおよび第2のユーザデバイスはその後、公衆網130を介して安全な接続を確立するかあるいは互いに直接、安全な接続を確立することができる。量子鍵と一緒に使用される情報として通信信頼機関101が供給する情報を公衆網130を介して非秘密的に供給してもよい。これは、この情報が量子鍵のプロセッサにしか有効でないからである。第III節では、安全なマルチパーティ通信のための例示的なプロトコルについて説明する。この例示的なプロトコルを図3の例示的な環境300のような動作環境における安全な通信、認証、アクセス制御、およびその他の用途に使用してもよい。II.QCカード、基地局、および通信信頼機関を使用したQKD代表的なスマートカードは、マイクロプロセッサが埋め込まれた、クレジットカード大の小型プラスチック製デバイスである。いくつかのスマートカードはハッシング関数および事前に用意された秘密鍵を使用して暗号鍵を生成する。次いで、通信、認証、アクセス制御などのための従来の暗号化技術に従って暗号化鍵を使用する。スマートカードは比較的安価であり携帯が容易であるが、多くのシナリオに十分なセキュリティを実現しない。ハッシング関数を使用して暗号化鍵を生成する機構は、従来のコンピュータによる攻撃を受けやすい。従来、ハッシング関数は、アルゴリズム攻撃がより強力になっているために弱体化しており、現在のスマートカード技術がまだ弱体化されていないという保証はない。要するに、既知のアルゴリズムを使用して鍵を生成するスマートカードは、完全なフォワード秘匿性を有さない乱数を生成し、すなわち、現在の鍵を直前の鍵から予測することができることを意味する。敵対者は、正当なユーザによって入力された数をこのユーザのスマートカードから再符号化し、アルゴリズムを破るかあるいは事前に用意された秘密鍵を求めることができ、それによって、正当なユーザになりすますための鍵を使用可能にすることができる。一方、QKDによって生成された量子鍵は強力なフォワード秘匿性を有する。しかし、現在まで、QCセキュリティ解決手段は高価であり実施が困難である傾向がある。QCカードは、スマートカード技術の利点をQKDの利点と組み合わせる。例示的な実装形態では、QCカードは比較的安価であり、軽量で携帯可能である。QCカードは、通信信頼機関とのQKDによって生成された量子鍵を格納し、量子鍵は強力なフォワードセキュリティを有する。一般に、QCカードは基地局に結合され、通信信頼機関とのQKDによって量子鍵を生成する。例えば、ユーザはQCカードを基地局に挿入し、QCカードは、通信信頼機関に認証情報を送信する。ユーザが認証された場合、QCカードと通信信頼機関は、量子鍵用の暗号並みの秘密乱数を生成する。QCカードは、量子鍵をセキュアメモリに格納する。QCカードは後に、量子鍵を使用するかまたは量子鍵を別のデバイスが使用できるようにそのデバイスに配送してもよい。いずれにしても、ユーザは量子鍵を暗号化、認証、アクセス制御、またはデジタル署名に使用してもよい。QKDにおいて生成される量子鍵はランダムに生成され、事前に用意された秘密鍵に依存しないので、量子鍵は、施設へのアクセス、コンピューティングシステムへのアクセス、銀行取引、安全なマルチパーティ通信、およびその他の用途に関して強力なセキュリティを実現する。いくつかの実施形態では、QCカードは、小型QC送信機を含み、通信信頼機関のコンピューティングシステムはQC受信機を含む。例えば、QCカードは、QKD用の4つの非直交偏光状態のいずれか例えば、0°、45°、90°、または135°を有する個々の光子を選択的に生成することのできる一体化された電子光学モジュールを含む。QCカードは、フットプリントの小さな単一の一体化ユニットとして製造されてもよい。従来QC送信機と比べて、QCカード内のQC送信機は低出力送信機である。それにもかかわらず、QCカードは、エネルギー消費量が問題にならない程度に、QKDが可能であるようにQCカードが結合された基地局から電力を引き出す。QCカードは、軽量で堅固であり、携帯電話または限定されたサイズ、重量、および電力消費量が望ましい属性であるその他のデバイスに実装されてもよい。QCカード/通信信頼機関構成は、第III節に記載されたプロトコルに従って安全なマルチパーティ通信および認証に使用される量子鍵を生成してもよい。例示的なプロトコルでは、通信信頼機関は量子鍵を様々なユーザデバイスに配送する。通信信頼機関がオンラインであるとき、ユーザデバイスは、別のデバイスとの通信をセットアップするか、このデバイスを認証するか、またはこのデバイスへのアクセスを許可するのに使用される情報を通信信頼機関に問い合わせてもよい。通信信頼機関がオフラインである場合でも、様々なユーザデバイスが、事前に通信信頼機関から供給されている情報を使用して互いに安全に通信するかまたは互いを認証することができる。例示的なプロトコルでは、安全なマルチパーティ通信および認証が比較的少数の量子鍵と一緒に効率的に働き、通信信頼機関によって量子鍵を定期的に更新してもよい。これらの点およびその他の点において、第III節の例示的なプロトコルは、QCカードおよび通信信頼機関によって生成された量子鍵と一緒に使用するのに適している。しかし、別の実施形態として、QCカード/通信信頼機関構成は、鍵管理および/または認証のための別のプロトコルに従って安全なマルチパーティ通信または認証に使用される量子鍵を生成してもよい。例えば、鍵管理プロトコルは、レイトン-ミカリLeightonMicaliプロトコルの変形例であってもよく、認証プロトコルはウェッグマン-カーターWegmanCarter認証の変形例であってもよい。A.QCカードと通信信頼機関との間のQKD用の汎用技術図4aは、QCカードが通信信頼機関とのQKDによって量子鍵を取得するための汎用技術400を示している。図4aのいくつかの動作例えば、QCカードの基地局への取付け、QCカードの基地局からの取外しはユーザによって物理的に実行されるが、QCカードは対応する動作例えば、結合、分断を実行する。図4bは、通信信頼機関がQCカードとのQKDによって量子鍵を取得するための対応する技術450を示している。図4aを参照する。ユーザがQCカードを基地局に取り付ける405。この時点で、QCカードは、QCカードと通信信頼機関との間でQCが可能になるように基地局に結合される。基地局は、通信信頼機関を実現するコンピューティングシステムとのネットワーク接続を確立する。QCカードは、基地局に結合されると、基地局のネットワーク接続部に光学的に結合される。いくつかの実装形態では、QCカードと基地局との光学的な結合はファイバ接続を使用する。あるいは、光学的な結合は無線接続例えば、自由空間を介した送信を使用する。いくつかの実装形態では、基地局によって確立されるネットワーク接続は、通信信頼機関を実現するコンピューティングシステムとのファイバ接続である。このネットワーク接続は、QCカードと通信信頼機関との間の直接的な通信用の専用ポイントツーポイントファイバ接続、1つまたは複数の光ルータを通じたQC送受信を有効化するこれらの光ルータに接続された複数のスパンにわたる専用のファイバ接続、またはQC送受信機器を含むデバイスのネットワークの単一のスパンまたは複数のスパンにわたる商用非専用ファイバ接続であってもよい。QCは通常、弱光子パルスを使用して、余分な光子の傍受によって生じる可能性のある問題を軽減する。専用のファイバダークファイバと呼ばれることもあるは、量子状態情報を符号化する弱光子パルスを伝達し、ブライト同期パルスbrightSynchronizationpulsesを伝達してもよい。弱光子パルスは、他のトラフィックがないので検出が比較的容易である。一方、非専用ファイバを介したQCの場合、量子状態情報を符号化する弱光子パルスは検出がより困難である。非専用ファイバライトファイバと呼ばれることもあるは、弱光子パルスで量子状態符号化された情報を伝達するが、ブライトパルスで従来のネットワークトラフィックも伝達する。同期、時間多重化、および波長多重化を使用して量子信号の弱光子パルスを他のトラフィックのブライトパルスから分離するときでも、散乱またはその他の障害によって弱光子パルスを検出する作業が困難になることがある。非専用ファイバを介したQC性能を向上させる様々な措置を講じることができる。詳細は、1非特許文献1および2非特許文献2を参照されたい。QCカードと通信信頼機関との間のネットワークは、単一のスパンを含んでも複数のスパンを含んでもよい。例えば、2つのスパンがあり、それらの間のルーティングが量子状態符号化情報の量子状態を妨害する場合、QCカードは、同じく通信信頼機関とのQKDを実行する中間信頼ノードとのQKDを実行することができる。中間信頼ノードは続いて、それぞれのQKDセッションの結果として得られた量子鍵を使用して暗号化された量子鍵を、QCカードと通信信頼機関のそれぞれに配送する。あるいは、量子状態が妨害されない場合、QCカードはQKDを複数のスパンにわたって通信信頼機関と直接実行してもよい。基地局は、ネットワーク接続を確立するだけでなく、QCカードに電力を供給することもできる。例えば、ユーザがQCカードを取り付ける際405、QCカードは基地局に電気的に結合される。QCカードは基地局から電力を引き出す。QCカードはこの電力を使用して、一体化された1つもしくは複数の光学モジュールへの電力供給および/または一体化された1つもしくは複数の光学モジュールの、QC用の動作温度までの冷却を実行することができる。QCカードと基地局との電気的な結合は、従来の有線技術によって実施されてもよく、またはこの電気的な結合は、例えば、QCカードと基地局の充電パッドとの間で電磁誘導による短距離の電力伝送を行うために無線技術によって実施されてもよい。いくつかの実装形態では、QCカードと通信信頼機関は自由空間を介してQCを実行し、QCカードが基地局に結合されたときに基地局がQCカードに電力を供給し、かつ/またはQCカードと位置が揃う。概して、図4aおよび図4bに示されている技術400、450では、基地局は、ネットワーク接続を確立し、場合によっては電力を供給するダムdumb端末である。通信信頼機関との実際のQKDを実行するのはQCカードであるので、基地局が高い信頼性を有する必要はない。第II.C節の終わりに記載されているような代替的実施形態では、基地局は、一部が高い信頼性を有するかまたは全体的に高い信頼性を有し、QKDの各態様に関するさらなる機能を実現する。ユーザの認証がQKDの条件である場合、QCカードは、認証に関する情報を含むメッセージを送信する410。例えば、QCカードは、指紋スキャン、その他のバイオメトリック証印、PIN用の数値入力、または個人情報用のその他のユーザ入力のようなユーザの識別情報を受信する。QCカードは、認証鍵を使用して識別情報を暗号化し、ユーザを認証できるように暗号化された情報をメッセージとして通信信頼機関に送信する。通信信頼機関は、基地局に結合されたQCカードとのQCを確立するために、ユーザを認証する。通信信頼機関は、認証に関する情報を含むメッセージを受信する455。通信信頼機関は、メッセージを検査し460、適宜ユーザを認証する。例えば、通信信頼機関はメッセージなどの暗号化された情報を受信する。この情報は、認証鍵を使用して暗号化されたユーザの識別情報である。通信信頼機関は、認証鍵を使用して識別情報を解読し、その識別情報に基づいてユーザを認証すべきかどうかを判定する。概して、QCカードと通信信頼機関との初期QKDセッションの場合、識別情報を暗号化/解読するのに使用される認証鍵は、通信信頼機関に既知である、QCカードに事前に用意された鍵である。この初期鍵は、続いてQCカードと通信信頼機関との間のQKDにおいて生成された量子鍵によって置き換えられてもよい。新しい量子鍵は、次のQKDセッションの前の認証に使用できるようにQCカードおよび通信信頼機関内の特別な位置に格納される。このように、初期認証鍵の再使用が回避され、セキュリティが向上する。通信信頼機関は、ユーザが認証されたことを示すメッセージをQCカードに送信してもよい。QCカードは、ユーザの認証が成功したかどうかを検査する415。認証が成功した場合、QCカードと通信信頼機関は互いのQKDにおいて1つまたは複数の量子鍵を作成する420、470。1つまたは複数の量子鍵は、QC量子状態で符号化された情報およびQCカードと通信信頼機関との間の非量子通信例えば、量子鍵を決定するためにパブリックチャネルを介して交換される情報に基づいて生成される。QCの方法は実装形態によって決まる。例えば、QCカードは、量子状態で符号化された情報を通信信頼機関のQC受信機に送信するように構成されたQC送信機用の一体化された1つまたは複数の光学モジュールに光学的に結合されたコネクタを含む。量子状態符号化情報は、基地局を介したQCカードと通信信頼機関との間のQCの一部として量子チャネル内で送信される。図5および図6a~図6cは、例えばQC送信機を含むQCカードの詳細を示しており、例示的なQCカードの動作について、以下に図5および図6a~図6cを参照して説明する。あるいは、QCカードは、通信信頼機関のQC送信機から量子状態で符号化された情報を受信するQC受信機用の一体化された1つまたは複数の光学モジュールを含む。QCカードと通信信頼機関は、QCと非量子通信に同じネットワーク接続を使用してもよい。例えば、QCカードと通信信頼機関との間のQCは、光ファイバ上の量子チャネルを使用し、QCカードと通信信頼機関との間の非量子通信は光ファイバ上のパブリックチャネルを使用する。あるいは、QCと非量子通信はそれぞれの異なるネットワーク接続を使用する。例えば、QCは光学接続を使用するが、非量子通信は非光学接続を使用する。QCカードは1つまたは複数の量子鍵を格納する430。通信信頼機関も1つまたは複数の量子鍵を格納する480。例えば、QCカードは1つまたは複数の量子鍵をQCカードのセキュアメモリに格納し、通信信頼機関は1つまたは複数の量子鍵を通信信頼機関のセキュアメモリに格納する。ユーザは次いで、QCカードを基地局から取り外す440。この時点で、QCカードは基地局から分断される。いくつかのシナリオでは、QCカードは、フィルガンとして使用され、格納されている量子鍵を別のユーザデバイスに送信し、このユーザデバイスのメモリに格納できるようにする。他のシナリオでは、QCカード自体が、通信信頼機関から量子鍵情報を受信した1つまたは複数の他のデバイスとの安全な通信、認証、アクセス制御などに、格納されている量子鍵を使用する。例えば、いくつかの使用シナリオでは、QCカードまたはQCカードを含むデバイスが、パブリックチャネル例えば、無線インターネット接続、携帯電話接続を介して通信信頼機関と連絡を取り、格納されている量子鍵を使用して識別情報を暗号化し、暗号化された識別情報をパブリックチャネルを介して通信信頼機関に送信する。通信信頼機関は、同じ量子鍵または格納されている次の量子鍵を使用して解読された暗号化された鍵材料で応答する。次いで、この鍵材料を1つまたは複数の他のデバイスとの安全な通信、1つまたは複数の他のデバイスに対する認証、1つまたは複数の他のデバイスに対するアクセス制御などに使用してもよい。1つまたは複数の他のデバイスは、同様にパブリックチャネルを介して通信信頼機関と通信し、同様に、1つまたは複数の他のデバイスのそれぞれが解読し使用することのできる暗号化された鍵材料を受信する。他の使用シナリオでは、それぞれのQCカードまたはデバイスが通信信頼機関に暗号化された秘密鍵材料を供給するように問合せを行うのではなく、通信信頼機関が非秘密材料をQCカードまたはデバイスに供給する。第1のQCカードまたはデバイスは、非秘密材料の一部およびQCカードに格納されている量子鍵のうちの1つを使用して、第2のQCカードまたはデバイスとの安全な通信、認証などに使用できる別の鍵を求める。第III節では、これらの使用シナリオの変形例について説明する。いずれかのQCカードまたはデバイスは、格納されている量子鍵をこのように使用する前に、ローカルに格納されているかまたはリモートに格納されているバイオメトリック署名またはPINと突き合わせてユーザ認証を実行してもよい。オンライン通信信頼機関は、要求に応じて非秘密材料をQCカードまたはデバイスに供給することができる。あるいは、通信信頼機関が非秘密材料をQCカードまたはデバイスに供給し、次いで、QCカードがその非秘密材料を格納してもよく、通信信頼機関は、後で非秘密材料が使用されるときにオンラインである必要はない。他の使用シナリオでは、QCカードは、リモートサイトにおいてペイロードデータを暗号化するのに使用される安全な暗号鍵を生成する。暗号化されたペイロードデータは、安全な位置に戻され、QCカードがユーザを認証した後、QCカードに格納されている安全な暗号鍵を使用して解読される。QCカードは、セキュリティレベルに応じて、ローカルに格納されているバイオメトリック署名またはPINを使用してユーザを認証してもよく、またはQCカードは、ユーザ用の識別情報を暗号化し、認証を可能にする暗号化された識別情報を通信信頼機関に送信してもよい。あるいは、QCカードは、先の2段落の1つで説明した手法を用いて、解読特権が与えられた別のコンピューティングシステムに安全な暗号鍵を伝達してもよく、解読特権が与えられたコンピューティングシステムは、この安全な暗号鍵を使用して暗号化されたペイロードデータを解読してもよい。レイトン-ミカリプロトコルの変形例を使用し、必要に応じて、数学的プロトコルをQCカード上の秘密鍵と一緒に使用することによって、安全な暗号鍵を機密扱いせずに転送してもよい。安全でない回線を介して鍵情報が転送されると、通信信頼機関はこのプロトコルおよびQCカードおよび必要に応じて他のコンピュータ上にすでに存在する秘密ビットの知識を使用して安全な鍵転送を実行する。あるいは、QCカードおよび1つまたは複数の他のデバイスは、別のプロトコルに従って安全な通信またはその他の機能に量子鍵を使用する。B.例示的なQCカード図5は、QCカード/通信信頼機関構成において使用されるように構成された例示的なQCカード500を示している。上位では、QCカード500は、1つまたは複数のコネクタと、一体化された光学モジュールと、量子鍵を格納するメモリとを含む。1つまたは複数のコネクタは、通信信頼機関とのQCが可能になるように基地局に有線接続または無線接続を介して結合されるように構成されている。一体化された光学モジュールは、基地局を介したQCの一部として情報を送信するように構成されている。図6a~図6cは、鍵電気光学要素が、QC送信の安定性を増し、一方、重量を減らしてサイズを小さくするように小型化された、一体化された光学モジュールの例示的な実装形態を詳細に示している。1.汎用QCカード図5において、一体化された光学モジュール510は、非専用光ファイバを介して通信できるように構成されている。量子チャネルとしての光ファイバを介したQCの場合、一体化された光学モジュール510は、量子状態の変調がQC受信機によって測定されるバイナリ情報を送信する。一体化された光学モジュール510は、光ファイバ上のパブリックチャネルにおいて情報を送受信するように構成されたネットワークトランシーバも実現し、量子状態の変調がQC受信機によって測定されないバイナリ情報を送受信する。一体化された光学モジュール510のうちで、ドライバ電子機器を含むレーザ変調器512は、QCにおいて送信される光子を生成するように構成されたレーザと、レーザの出力の量子状態例えば、偏光状態を変調するように構成された変調器とを含む。変調器は、レーザに光学的に結合され、例えば、偏光状態を0°と45°と90°と-45°との間で変調するニオブ酸リチウム変調器によって実現されてもよい。システムは、光ファイバ内で偏波追尾を使用して偏光状態をQC送信機からQC受信機へ維持してもよい。あるいは、変調器は、別の種類の一体化された光変調器またはバルク結晶変調器によって実現される。どの変調器を選択するかは実装形態ごとに異なり、例えば、レーザの特定の波長に対する変調器の適切性、変調器の動作周波数、および/または生成される偏光状態の状態純度に依存するものであってよい。可変光減衰器514はレーザに光学的に結合されている。この減衰器は、レーザのパルス当たり光子数を減らすように構成されており、余分な光子を傍受する盗聴の試みを失敗させることによってQCのセキュリティを向上させる。モニタアバランシェフォトダイオードAPD517は、光ファイバスプリッタ516によって他のモジュールから分割され、QCに使用されるレーザからパルス当たり光子数を測定するように構成されている。例えば、APD517は、1つまたは複数のInGaAs光子検出器によって実現される。APD517は、レーザ減衰器514をQCに対して制御するのに使用されるフィードバックを供給する。別の検出器図示せずは、非量子通信用の従来の光ファイバ受信機として情報を受信する。プロトコル論理を有するプロセッサ/フィールドプログラマブルゲートアレイFPGA520は、通信信頼機関とのQCの一部としての様々な動作を制御する。特に、プロセッサ/FPGA520は、モジュール512に電気的に結合され、レーザ変調器512に付属するドライバ電子機器を通じてレーザ変調器の動作同士を調和させるように構成されている。乱数発生器は、高品質の乱数用の一連のランダムビットを生成する。プロセッサ/FPGA520は、高忠実度偏光制御によって、変調器と一緒に光子の偏光を制御し、ランダムビットをQCプロトコルに従ってそれぞれの異なる偏光状態として符号化する。プロセッサ/FPGA520は、QCのパルス当たり光子数APD517によって測定されるを監視する。プロセッサ/FPGA520は、レーザ可変光減衰器514を制御することによって、レーザのパルス当たり光子をパルス当たり単一光子の平均レベルまで選択的に減らすことができる。従って、プロセッサ/FPGA520は、QCのレーザによって生成される単一光子パルスのタイミングおよびパターンを制御する。プロセッサ/FPGA520は、同期、非量子通信、および/またはその他の目的で生成されるブライトパルスのタイミングおよびパルスも制御する。単一光子パルスおよびブライトパルスのタイミングおよびパターンは、GPSモジュール590および発振器によって厳密にタイミングが図られる既知のパターンに従うタイミングおよびパターンであってもよい。ブライトパルスは、QCカード500のQC送信機と通信信頼機関におけるQC受信機との同期を助けるだけでなく、通信信頼機関がQCカード500と通信信頼機関とのファイバ接続による偏光状態の変動を追跡し補正できるように、偏光された光子を通信信頼機関に送信することができる。いくつかの実装形態では、ブライトパルスは、従来のトランシーバQCではないの機能も実現する第2のレーザによって生成される。他の実装形態では、同じレーザがQC送信、QC制御/同調、および従来のトランシーバ機能に使用されるが、従来のトランシーバ機能およびQC制御/同調機能に加えられる減衰が弱くなる。例えば、一体化された光学モジュール510は、ブライトタイミング/制御パルスの送信から同じレーザによる単一光子パルス制御への切替えを容易にする複数の減衰器を含んでもよい。QCカード500内のレーザをQC受信機との同期、同調、制御などの動作に使用することは、タイミング/制御パルスが量子状態符号化情報を含まないにもかかわらず、QCタイミング/制御パルスには量子状態符号化情報が組み込まれているのでQCの一部とみなされてもよい。QCカード500は、パブリックチャネルとしての光ファイバを介した非光量子通信において他の情報例えば、QKDにおける送信基底に関する情報、その他のQKDプロトコル情報、通信信頼機関に対する非秘密鍵情報の要求を送信する。QCプロトコルの他の態様では、プロセッサ/FPGA520は、通信信頼機関と動作を制御し、QCに関する量子状態およびパルス当たり送信基底を記録し、記録された送信基底をパブリックチャネルでの通信信頼機関との非量子通信において通信信頼機関に送信し、従来のQCプロトコル要素を他の方法で処理して量子鍵を求める。プロセッサ/FPGA520は、プライバシー増幅の動作とデコイ状態との調和を図ってQKDのセキュリティをさらに向上させてもよい。プライバシー増幅は、例えば、ハッシュ関数を用いたハッシングによって共有されるビット列の長さを短くし、盗聴者が得る可能性がある部分的な情報を減らす。列の最終的な長さは、検出されたエラーの数に応じて設定してもよい。弱レーザパルスのような不完全な単一光子源の場合、それぞれの異なる平均光子数輝度のデコイ状態を送信してもよく、それによって、ビット列内の単一光子のエラーレートおよび数を求め、それらを使用してプライバシー増幅の程度を調整してもよい。メモリ522は、少なくとも部分的にQCに基づいて生成された1つまたは複数の鍵を格納する。例えば、メモリ522は、QCカードと通信信頼機関との間のQKDにおいて生成された量子鍵を格納する。メモリ522は、認証のために使用される事前に用意された初期秘密鍵のような他の鍵を格納してもよい。いくつかの実装形態では、メモリ522は、QCカード500がメモリ522へのアクセスを制御する点、鍵が暗号化形態でメモリ522に格納される点、および/またはメモリ522が物理的な改ざんに抵抗する点でセキュアメモリである。メモリ522は、一体化された光学モジュール510と一緒に製造されても、QCカード500内に別個に配置されてもよい。電源580は、電力を供給してレーザ、変調器、およびAPD517を動作温度まで冷却する。QCカード500が基地局から電力を引き出すとき、電源580を迂回してもよく、電源を使用してQCカード500の電池図示せずを再充電してもよい。光ファイバコネクタ532は、QCカードの一体化された光学モジュール510に光学的に結合されている。光ファイバコネクタ532は、QC用の単一光子パルス、QC制御/同調用のブライトパルス、および光ファイバ上のその他のパルスを伝達して出力する。言い換えれば、QCカード500が基地局に結合されると、光ファイバコネクタ532が一体化された光学モジュール510を基地局の光ファイバ接続部に光学的に結合する。あるいは、QCカード500は、QCカード500と基地局との間の自由空間送信を使用して基地局に光学的に結合され、かつQCカード500は、そのような自由空間送信向けに構成されたコネクタを含む。電気的/機械的コネクタ534は、電源580に電気的に結合され、場合によっては、一体化された光学モジュール510またはQCカード500の他のモジュールに直接結合される。電気的/機械的コネクタ534は、QCカード500を基地局に機械的に取り付け、基地局から電力を引き出すように構成されている。この電力を使用して1つまたは複数の一体化された光学モジュール510への電力の供給、QCカードの電池の再充電、および/または1つもしくは複数の一体化された光学モジュール510の動作温度までの冷却を実施してもよい。あるいは、電気的/機械的コネクタ534は電気コネクタと機械的コネクタに分離され、または電気的/機械的コネクタ534は光ファイバコネクタ532と組み合わされる。電気的コネクタを基地局との有線接続を通じて電力を引き出すように構成してもよい。あるいは、電気的コネクタを基地局との無線接続を通じて電力を引き出すように構成してもよい。例えば、QCカード500はその電気的コネクタの一部としてコイルを含み、基地局の充電パッドは、QCカード500が充電パッド上に位置するときに電磁誘導によって電力を伝送する対応するコイルを含む。この場合、機械的接続が可能になるように、QCカード500の全体的な形状を充電パッド内に嵌るように構成してもよい。フィルガンとして使用できるように、QCカード500は、別のデバイスに1つまたは複数の鍵を送信できるようにQCカードをそのデバイスに結合するように構成された別のコネクタ図示せずを含んでもよく、または光ファイバコネクタ532をそのような送信に使用してもよい。バイオメトリックリーダ540は、ユーザのバイオメトリック証印を受け入れるように構成されたスキャナまたはその他のモジュールである。例えば、バイオメトリックリーダ540は指紋スキャナである。プロセッサ/FPGA520は、セキュアメモリ522に格納されている鍵を用いてバイオメトリック証印を暗号化する論理を含んでよい。あるいは、1つまたは複数の他の暗号化モジュール図示せずがそのような暗号化機能を実現してもよい。タッチスクリーンディスプレイ550は、ユーザ認証の一部としてバイオメトリック証印と一緒に暗号化することのできる例えば、数値キーパッドへのユーザ入力を受け入れる。タッチスクリーンディスプレイ550はまた、ユーザに情報例えば、メモリ522内の量子鍵の数、通信信頼機関と連絡を取って量子鍵を作成することを求めるプロンプト、互いに安全な通信を開始することを求めるプロンプト、または別の機能に関するプロンプトを表示し、ユーザ入力を受け入れてQCカード500を制御する。あるいは、QCカード500は別の種類のユーザ入力デバイスおよび/またはユーザ出力デバイスを含む。一体化された光学モジュール510の外側において、携帯デバイス用の標準的な構成要素によってQCカード500の機能モジュールの大部分を実現してもよい。一体化された光学モジュール510のうちで、多くのモジュール例えば、減衰器514、モニタAPD517、スプリッタ516およびAPD弁別器ハイブリッド518を光ファイバ通信用の標準的な構成要素によって実現してもよい。他の機能モジュール例えば、FPGAは、1光ファイバ変調器と一緒に特定の偏光状態を生成し、2通信信頼機関がQCを実施する際にタイミング変動および時間変動を追跡できるように、GPS590および発振器または原子時計によって定められる既知のパターンを有する厳密にタイミングが図られたQCパルスおよびブライトパルスの生成を調整し、3タイミングシステムおよびAPD517を使用してパルス当たり平均光子数を監視し、4APDバイアス、ゲーティングおよび弁別器518電子機器を制御し、5例えば、従来のQCプロトコル制御要素を処理して偏光状態情報を追跡し、補正し、交換するために従来のQC送信機と一緒に使用されている既存のQKD制御構成要素によって実現されてもよい。一体化された光学モジュール510は、低コストの製造が可能になるように単一の基板上に実現されても、別々の基板上に実現されてもよい。図5に示されているQCカード500は、QC送信機を実現するモジュールを含む。代替的実施形態では、QCカードは、QC受信機を実現するモジュールを含み、通信信頼機関を実現するコンピューティングデバイスはQC送信機用のモジュールを含む。QCカードは、量子チャネルとしての光ファイバを介した通信の一部として、1つまたは複数の鍵を作成するときに量子状態の変調が測定されるバイナリ情報を受信する。例えば、QCカードは、図5のQCカード500と同様に、バイオメトリックリーダ、電源、タッチスクリーンディスプレイ、およびコネクタを含む。QCカードは、フィルタをQC送信機の狭周波数レーザ出力に較正し、QC送信機からのブライトパルスおよび単一光子パルスについてパルスパターンを一致させ、ブライトパルスが受信されたときに単一光子検出器がオフになり、ブライトパルスが多光子検出器に光学的に切り替えられるように、パルスレートおよびクロックフェーズに応じてQCの単一光子パルス用の光子検出器のゲーティングを同期させるQC受信機モジュールを含む。最後に、QCカードは、QC受信機として動作できるように構成された、プロトコル論理を含むプロセッサ/FPGAも含む動作の詳細については、通信信頼機関のFPGAの説明を参照されたい。図5に示されているQCカード500は、光ファイバを介した通信向けに構成されている。代替的実施形態では、QCカードは、通信信頼機関との自由空間を介したQC向けに構成される。例えば、QCカードは、携帯電話塔またはその他の位置における受信機端末に自由空間を通じて光子を伝送する。この目的を実現するために、QCカードを、QCカードに電力を供給する基地局に結合し、受信機端末への送信が可能になるようにQCカードの位置を揃えてもよい。受信機端末は、QCカードから光子を収集し、リモート通信信頼機関に接続された光ファイバに案内するが、この場合、複雑な光学機器が必要になり、情報が失われることがある。あるいは、QKDが可能になるように、受信機端末としては、QC受信および/またはQC送信用の機器を含む信頼性の高い中間ノードが用いられている。受信機端末とQCカードは、自由空間を介したQKDによって量子鍵を生成する。受信機端末と通信信頼機関も、ファイバ接続を介したQKDによって量子鍵を生成する。受信機端末は次いで、レイトン-ミカリプロトコルの変形例またはその他のプロトコルを使用してランダムに生成された秘密鍵をQCカードと受信機端末との間のQKDから得られた量子鍵を使用してQCカードに伝達するとともに、受信機端末と通信信頼機関との間のQKDから得られた量子鍵を使用して通信信頼機関に伝達する。QCカードと中央通信信頼機関は次いで、秘密鍵を使用できるように格納する。2.一体化された光学モジュールの例示的な実装形態図6a~図6cは、QCカード用の一体化された光学モジュールの例示的な実装形態600、601、602を示している。図6aに示されている実装形態600では、テレコムレーザ610が、アイソレータ612および結合光学機器614を通じて導波管またはファイバ616に案内される光子を放出する。導波管またはファイバ616は、ファイバコネクタ690に結合された光ファイバ688に光子を伝送する。テレコム検出器618は、従来の光通信の一部としてファイバコネクタ690を通じて受信された光子を検出する。量子レーザ650は、アイソレータ652および結合光学機器654を通じて導波管655に案内される光子を放出する。スイッチ656は、導波管655を減衰器660と可変減衰器662と偏光コントローラ670とを含む別の導波管に選択的に係合する。例えば、スイッチ656は、マッハ-ツェンダー干渉計の出力ポートを交換することによって実現されてもよい。この場合、図6aに示されているスイッチ出力はどちらも実際には同じ出力であるが、スイッチ656が投入されたときに、消光比は約27dBだけ変化する。これによって、レーザ輝度が高速の単一ステップによって著しく変化する。より一般的には、スイッチ656は可変減衰器として働く。導波管は、ファイバコネクタ690に結合された光ファイバ688に減衰された光子パルスを伝送する。複数の導波管の接合部の所で、サーキュレータ683が、光伝搬方向に応じて光をある導波管から別の導波管に送る。ファイバコネクタ690からの光はテレコム検出器618に送られ、テレコムレーザ610または量子レーザ650からの光はファイバコネクタ690の方へ送られる。サーキュレータ685は同様に、光伝搬方向に応じて光をファイバからファイバへと送る。プロトコル論理図示せずは、可変減衰器662を制御して量子レーザ650から単一光子パルスを生成する。プロトコル論理は、偏光コントローラ670を制御して単一光子パルスの偏光状態を変調し、それによってQC用の乱数のビットを符号化する。例えば、量子レーザ650はファイバ送信向けの1310nmまたは1550nmのような適切なテレコム波長で動作し、偏光コントローラ670はニオブ酸リチウム変調器である。あるいは、量子レーザ650は自由空間送信向けの780nmのような適切な別の波長で動作し、および/または偏光コントローラ670はガリウムヒ素GaAs変調器である。量子状態情報が対角基底状態および円状基底状態で符号化される場合、偏光変調器ではなく、移相変調器を使用して偏光を対角から左回りに変更するか、または偏光を反対角から右回りに変更してもよい。最後に、図6aは偏光コントローラ670から分離された量子レーザ650を示しているが、この代わりに、量子レーザ650と偏光コントローラ670/変調器を、場合によっては同じモジュール内に振幅変調器を含めてより密に一体化してもよい。光子検出器682は、量子レーザ650のパルス当たり光子数を測定する。プロトコル論理は、光子検出器682からのフィードバックを使用して可変減衰器662を制御してもよい。別の光子検出器684をQCフィードバックのために使用してもよい。例えば、第1の光子検出器682は、量子レーザ650をテレコムレーザ610と相互運用することができるように量子レーザ650のシステム較正および正規化に使用され、第2の光子検出器684は、量子レーザ650からのパルスが単一光子パルスであるかどうかを評価するのに使用される単一光子検出器である。いくつかの実装形態では、光子検出器682、684はInGaAs検出器である。熱電気冷却構成要素図示せずは、レーザ610、650および光子検出器682、684を適切な動作温度まで冷却する。図6aは、2つのレーザを示している。あるいは、実装形態600は、単一のレーザをテレコムレーザ610と量子レーザ650の両方として使用する。この場合、減衰器662は、量子レーザとしての動作を可能にする単一光子パルスとテレコムレーザとしての動作を可能にするブライトパルスとの切替えを容易にする。図6bおよび図6cに示されているように、さらなる可変減衰器を追加してそのような切替えを容易にしてもよい。構成要素の多くは、図6a~図6cの各実装形態600、601、602において同じである。特に明記しないかぎり、図6a~図6cにおいて同じ参照符号を有する構成要素については、図6aに関する上記の説明が図6bおよび図6cにも当てはまる。図6bの実装形態601には、図6aのスイッチ656がないが、量子レーザ650を事実上離脱させるのに使用することのできるさらなる可変減衰器664を含む。図6cの実装形態602にもスイッチ656がなく、さらなる可変減衰器664を含む。図6cは、ルーティングおよび光学機器の別の変形例を示している。図6cの実装形態602は、導波管光ファイバではないと、導波管655を光学的にファイバコネクタ690に結合する結合光学機器688のみを含む。図6cの実装形態602における導波管は、サーキュレータ683、685の代わりに、光が必要に応じて送られるように形作られている。3.QCカードを有する例示的なモバイルデバイス図7は、全体的に702に示されている様々なハードウェア構成要素およびソフトウェア構成要素を含む例示的なモバイルデバイス700を示すシステム図である。モバイルデバイス内のあらゆる構成要素702が他の構成要素と通信することができる。ただし、図示を容易にするために、全ての接続が示されているわけではない。このモバイルデバイスは、様々なコンピューティングデバイス例えば、携帯電話、スマートフォン、ハンドヘルドコンピュータ、パーソナルデジタルアシスタントなどのいずれであってもよく、セルラネットワークまたは衛星ネットワークのような1つまたは複数のモバイル通信網704による無線2方向通信を可能にするものであってよい。特に、モバイルデバイス700は、QCカード770と、量子鍵を格納するセキュアメモリ772とを含む。例えば、QCカード770は、図5を参照して説明したQCカード500の変形例であり、モバイルデバイス700は、タッチスクリーンディスプレイ、バイオメトリックリーダ、およびGPSモジュールQCカード770に含まれるそのような構成要素に代わる構成要素を含む。図示のモバイルデバイスは、信号符号化、データ処理、入出力処理、電力制御、および/またはその他の機能のようなタスクを実行するコントローラまたはプロセッサ710例えば、信号プロセッサ、マイクロプロセッサ、ASIC、または他の制御処理論理回路を含んでもよい。オペレーティングシステム712は、構成要素702の割当ておよび使用並びに1つまたは複数のアプリケーションプログラム714のサポートを制御することができる。アプリケーションプログラムは、共通モバイルコンピューティングアプリケーション例えば、eメールアプリケーション、カレンダー、コンタクトマネージャ、ウェブブラウザ、メッセージングアプリケーションを含むまたは任意の他のコンピューティングアプリケーションを含んでもよい。いくつかのシナリオでは、アプリケーションプログラムは、セキュアメモリ772格納されている量子鍵のうちの1つまたは複数を使用して、モバイルデバイス700に伝達される情報の暗号化および/または解読を行う。図示のモバイルデバイスはメモリ720を含んでもよい。メモリ720には非リムーバブルメモリ722および/またはリムーバブルメモリ724を含めてもよい。非リムーバブル722には、RAM、ROM、フラッシュメモリ、ディスクドライブ、またはその他の公知のメモリストレージ技術を含めてもよい。リムーバブルメモリ724には、フラッシュメモリ、またはGSM登録商標通信システムにおいて公知の加入者識別モジュールカード、またはその他の公知のメモリストレージ技術を含めてもよい。メモリ720は、オペレーティングシステム712およびアプリケーション714を実行するためのデータおよび/またはコードを格納するのに使用されてもよい。例示的なデータには、1つもしくは複数の有線ネットワークもしくは無線ネットワークを介して1つもしくは複数のネットワークサーバもしくはその他のモバイルデバイスとの間で送受信されるウェブページ、テキスト、画像、音声ファイル、映像データ、またはその他のデータセットを含めてよい。モバイルデバイスは、タッチスクリーン732、マイクロフォン734、カメラ736、物理的キーボード738および/またはトラックボール739のような1つまたは複数の入力デバイス730と、スピーカ752およびディスプレイ754のような1つまたは複数の出力デバイス750とをサポートしてもよい。タッチスクリーン732および/またはカメラ736は、バイオメトリックリーダ用の機能を実現してもよく、またはモバイルデバイス700は専用のバイオメトリックリーダ740を含んでもよい。考えられる他の出力デバイス図示せずには圧電出力デバイスまたはその他の触角出力デバイスを含めてもよい。いくつかのデバイスは複数の入出力機能を実行してもよい。例えば、タッチスクリーン732とディスプレイ754を単一の入出力デバイスとして組み合わせてもよい。無線モデム760はアンテナ図示せずに結合されてもよく、当技術分野においてよく理解されているようにプロセッサ710と外部デバイスとの間の2方向通信をサポートしてもよい。モデム760は総体的に示されており、モバイル通信網704と通信するセルラモデムおよび/または無線ベースモデム例えば、Bluetooth登録商標またはWi-Fiを含めてもよい。無線モデム760は通常、単一のセルラネットワーク内のデータ通信および音声通信、セルラネットワーク同士の間のデータ通信および音声通信、またはモバイルデバイスと公衆交換電話網との間のデータ通信および音声通信用のGSMネットワークのような1つまたは複数のセルラネットワークとの通信が可能になるように構成される。モバイルデバイスは、少なくとも1つの入出力ポート780、電源782、GPS受信機などの衛星ナビゲーションシステム受信機784、アクセレロメータ786、アナログ信号またはデジタル信号を無線送信するためのトランシーバ788、並びに/またはUSBポート、IEEE1394ファイアウォールポートおよび/もしくはRS-232ポートであってもよい物理的コネクタ790をさらに含んでもよい。図示の構成要素702は、必須のものでも包括的なものでもなく、構成要素を削除するかまたは他の構成要素を追加してもよい。セキュアメモリ772に格納されている量子鍵は、モデム760、ポート780、トランシーバ788または物理的コネクタ790を使用したパブリックチャネルを介した非量子通信において送信または受信される情報の暗号化および/または解読を行うのに使用されてもよい。C.例示的な基地局図8は、図5を参照して説明したQCカード500のようなQCカードに結合されるように構成された汎用基地局800を示している。図8に示されている基地局800は、QCカードに光学的および電気的に結合され、通信信頼機関とのQC用のネットワーク接続を確立する基本構成要素を含むダム端末である。基地局800は、基地局を通じたQCカードと通信信頼機関との間のQCの一部として量子チャネルにおいて情報を伝達するネットワーク接続部870を含む。例えば、ネットワーク接続部870は、量子チャネルにおけるQCに非専用光ファイバを使用し、ネットワーク接続部870は、QCカードと通信信頼機関との間のパブリックチャネルにおける非量子通信にも非専用光ファイバを使用する。あるいは、ネットワーク接続部870は通信信頼機関との別の種類の光接続を使用する。基地局800は、QCカードと通信信頼機関との間のQC用のQCカードに結合されるように構成されたコネクタを含む。特に、基地局800は、QCカードが基地局800に結合されるときに基地局800のネットワーク接続部870にQCカードを光学的に結合するように構成された光ファイバコネクタ832を含む。あるいは、QCカードは、QCカードと基地局800との間の自由空間送信を使用して基地局800に光学的に結合され、基地局800はそのような自由空間送信向けに構成されたコネクタを含む。基地局800は、QCカードを基地局800に機械的に取り付ける電気的/機械的コネクタ834も含む。コネクタ834は、QCカードが基地局800に結合されるときに電源880を通じてQCカードに電力を供給する。図8は、電気的コネクタおよび機械的コネクタを光ファイバコネクタ832とは別にまとめて単一のコネクタ834として示しているが、その代わりに、電気的コネクタ、光ファイバコネクタ、および機械的コネクタは、3つのコネクタとして分離されても、単一のコネクタとして組み合わされてもよい。電気的コネクタは、有線接続を通じてQCカードに電力を供給するように構成されてもよい。あるいは、電気的コネクタは、無線接続を通じてQCカードに電力を供給するように構成されてもよい。例えば、QCカードはコイルを含み、基地局800の充電パッドは、QCカードが充電パッド上に位置するときに電磁誘導によって電力を伝送する基地局800の電気的コネクタの一部としての対応するコイルを含む。この場合、機械的接続が可能になるように、基地局800の全体的な形状を、QCカードが充電パッド内に嵌るように構成してもよい。基地局800がダム端末である実装形態では、基地局800は、通信信頼機関とのファイバ接続を確立し、例えば、QCカードに電力を供給し、QCカードの電池を再充電するためにQCカードに電力を供給し、そのため、基地局には簡素で安価な設計が施されている。QCカードと通信信頼機関によってシステムセキュリティが実現されるので、基地局がセキュリティ機能を実現する必要はない。代替的実施形態では、基地局は、基地局に結合された通信信頼機関とQCカードとの間のQKD用のさらなる機能を実現する構成要素を含む信頼性の高い端末または部分的に信頼性の高い端末である。基地局は、信頼性の高い端末として、通信信頼機関とのQKDを実行し、QCカードを使用して通信信頼機関によりユーザが認証されたときにQCカードに鍵をアップロードする。このQCカードは、もはやQC構成要素を有していないのでずっと小型でかつ安価であってもよい。基地局は、部分的に信頼性の高い端末として、光子レベル監視、タイミング制御のようなサービスを実施する。例えば、基地局は、パルス当たり光子数を監視するように構成された光子検出器と、QC用のレーザによって生成されるパルスのタイミングおよびパターンを制御するように構成されたプログラム可能な論理とを含む。プログラム可能な論理は、タイミング、非量子通信、および/またはその他の目的のために別のレーザによって生成されるパルスを制御するように構成されてもよい。QCカードは、QC送信を有効化するように部分的に信頼性の高い基地局に結合されるが、QCカードは、ダム端末に結合されるように構成されたQCカードよりもずっと小型でかつ安価であってもよい。しかし、QCカードは、部分的に信頼性の高い端末モデルではセキュリティが低い。部分的に信頼性の高い基地局にアクセスできる敵対者は、基地局に、より傍受または盗聴を受けやすい光子パルスをQCカードに送信させることができる。D.QCカードとのQKD向けに構成された例示的な通信信頼機関図9は、QCカードとのQKD向けに構成された通信信頼機関を実現する汎用コンピューティングシステム900を示している。上位では、コンピューティングシステム900はコネクタと、光学モジュールと、量子鍵を格納するメモリとを含む。図9において、光学モジュールは、非専用光ファイバを介した通信向けに構成されている。量子チャネルとしての光ファイバを介したQCの場合、光学モジュールは、基地局に結合されたQCカードのQC送信機から受信されたバイナリ情報の量子状態の変調を測定する。光学モジュールは、光ファイバ上のパブリックチャネルにおいて情報を送受信するように構成されたネットワークトランシーバも実現する。光ファイバコネクタ932はコンピューティングシステム900の光学モジュールを光学的に光ファイバ接続部に結合する。コネクタ932は、QC用の単一光子パルス、QC制御/同調用のブライトパルス、および光ファイバを介して受信されたその他のパルスをファイバスプリッタ916またはスプリッタに伝達する。図9は、単純なスプリッタ916を示しているが、スプリッタは、以下にプロセッサ/FPGA920を参照して説明する高度なルーティングゲーティング論理を実現してもよい。QC用の単一光子パルスはAPD917によって受信され、偏光計が単一光子パルスの量子状態を測定する。他のパルス例えば、タイミング、同期、同調、従来の光ファイバ通信などのブライトパルスは、従来の光ファイバ受信が可能になるように別のAPD918または他の検出器図示せずによって受信される。ドライバ電子機器を含むレーザ変調器912は、従来の送信機としてパルスを生成する。コンピューティングシステム900は、レーザによって、パブリックチャネルとしての光ファイバを介した非量子通信において情報例えば、QKDにおける測定基底に関する情報、その他のQKDプロトコル情報、通信信頼機関からの非秘密鍵情報を送信する。プロトコル論理を含むプロセッサ/FPGA920は、ユーザ認証に関する動作を制御する。例えば、パブリックチャネルとしての光ファイバを介した従来の送信によって、ユーザ認証に関する暗号化されたメッセージがQCカードから受信されると、プロセッサ/FPGA920は、メモリ922に事前に格納されている鍵を求め、その鍵を使用してメッセージを解読する。プロセッサ/FPGA920は、メッセージの内容を分析し例えば、ユーザの、格納されているバイオメトリック証印、PIN、その他の識別情報、などと内容を比較し、適宜ユーザを認証する。プロセッサ/FPGA920はまた、QCプロトコルに関する動作を制御し、基地局に結合されたQCカードと一緒に量子鍵を生成し、次いで量子鍵をユーザに関連付けてメモリ922に格納する。例えば、プロセッサ/FPGA920は、偏光計を制御してQCのパルス当たり量子状態を測定し、測定された量子状態および測定基底を記録する。プロセッサ/FPGA920は、QC送信/受信の後に、記録された測定基底を送信しQCカードからQCプロトコル制御要素を受信する、光ファイバを介したQCカードとの非量子通信における情報の交換を制御する。プロセッサ/FPGAは、QCプロトコル制御要素を処理して量子鍵を求める。具体的には、プロセッサ/FPGA920は、QC受信および従来のトランシーバ機能を有効化するために、QC用に生成される単一光子パルスのタイミングおよびパターン並びにタイミングおよび/または非量子通信用に生成されるブライトパルスに従って光学モジュールを制御する。例えば、プロセッサ/FPGA920は、QC送信機の狭周波数レーザ出力にフィルタを較正し、QC送信機からのブライトパルスおよび単一光子パルスについてパルスパターンを一致させ、ブライトパルスが受信されたときに単一光子検出器がオフになり、ブライトパルスが多光子検出器に光学的に切り替えられるように、パルスレートおよびクロックフェーズに応じてQCの単一光子パルス用の光子検出器のゲーティングを同期させる。プロセッサ/FPGA920は、量子鍵を使用する安全なマルチパーティ通信プロトコルに関する動作を制御してもよい。例えば、プロセッサ/FPGA920は、動作を制御して、格納されている量子鍵によってセッション鍵を生成して暗号化するか、または通信信頼機関との前のQKDから得られた量子鍵を有するデバイスに非秘密材料を配送する。メモリ922は、少なくとも部分的にQCに基づいて生成された1つまたは複数の鍵を格納する。例えば、メモリ922は、QCカードと通信信頼機関との間のQKDにおいて生成された量子鍵を格納する。メモリ922は、場合によっては、ユーザによってインデックス付けされた複数のユーザデバイス用の量子鍵を格納する。メモリ922は、所与のユーザを認証するために使用される事前に用意された初期秘密鍵のような他の鍵を格納してもよい。いくつかの実装形態では、メモリ922は、コンピューティングシステム900がメモリ922へのアクセスを制御する点、鍵が暗号化形態でメモリ922に格納される点、および/またはメモリ922が物理的な改ざんに抵抗する点でセキュアメモリである。図9に示されているコンピューティングシステム900は、QC受信機を実現するモジュールを含む。代替的実施形態では、通信信頼機関用のコンピューティングシステムは、QC送信器を実現するモジュールを含む。QC送信機は、基地局に結合されたQCカードとのQCの一部として量子チャネルにおいて情報を送信する。例えば、通信信頼機関用のコンピューティングシステムには従来のQC送信機が含まれる。図9に示されているコンピューティングシステム900は、光ファイバを介した通信向けに構成されている。代替的実施形態では、通信信頼機関を実現するコンピューティングシステムは、QCカードとの自由空間を介したQC向けに構成されている。E.光ファイバのQCおよび非QCへの使用例図10は、同じ光ファイバをQCと非量子通信の両方に使用する汎用技術1000を示している。第1のデバイスが第2のデバイスと通信する際に技術1000を実施する。例えば、第1のデバイスはQCカードであり、第2のデバイスは、通信信頼機関を実現するコンピューティングシステムである。あるいは、これらの役割が交換され、第1のデバイスが、通信信頼機関を実現するコンピューティングシステムであり、第2のデバイスがQCカードである。第1のデバイスは、第2のデバイスとの非量子通信において、光ファイバ上のパブリックチャネルにおいて通信する1010。第1のデバイスは、第2のデバイスとのQCにおいて、同じく光ファイバ上の量子チャネルにおいて通信する1020。量子チャネルにおける情報内容は量子状態例えば、単一光子パルスの偏光状態で符号化される。パブリックチャネルにおける情報内容は、光ファイバを介したネットワーク通信用の従来の非量子技術を使用して符号化される。第1のデバイスと第2のデバイスは、例えばQCプロトコルに従ったQKDによって1つまたは複数の鍵を生成する。第1のデバイスは次いで、結果として得られた鍵のうちの1つまたは複数を格納する。第1のデバイスが小型化されたQC送信機を含むQCカードであり、第2のデバイスが、通信信頼機関を実現するコンピューティングシステムであるとき、QCカードは、パブリックチャネルにおいて情報を送受信し、かつQCカードは、通信信頼機関とのQCには量子チャネルにおいて情報を送信する。例えば、光ファイバ上のパブリックチャネルにおける非量子通信では、1QCが始まる前に、QCカードは、QCカードのユーザを認証できるようにする暗号化された識別情報を通信信頼機関に送信し、2QCが終了してから1つまたは複数の鍵が完成するまでの間に、QCカードは、通信信頼機関との間でQCプロトコル要素を送受信し、31つまたは複数の鍵が完成した後で、QCカードは、QCカードが格納している少なくとも1つの鍵と一緒に使用できる情報を受信する。一方、第1のデバイスが、通信信頼機関を実現するコンピューティングシステムであり、第2のデバイスが、小型化されたQC送信機を有するQCカードであるとき、通信信頼機関を実現するコンピューティングシステムは、パブリックチャネルにおいて情報を送受信し、コンピューティングシステムは、QCカードとのQCについては量子チャネルにおいて情報を受信する。例えば、光ファイバ上のパブリックチャネルにおける非量子通信では、通信信頼機関を実現するコンピューティングシステムは、1QCが始まる前に、QCカードのユーザを認証できるようにする暗号化された識別情報を受信し、2QCが終了してから1つまたは複数の鍵が完成するまでの間に、QCカードとの間でQCプロトコル要素を送受信し、31つまたは複数の鍵が完成した後で、コンピューティングシステムが格納している少なくとも1つの鍵と一緒に使用できる情報を送信する。III.量子鍵配送後の安全なマルチパーティ通信共有秘密セッション鍵を確立することは、安全な通信の主要な目的である。共有秘密セッション鍵を使用すると、ユーザは機密性を確立し、ユーザのメッセージの真正性を検証することができる。複数のプロトコル例えば、ニーダム-シュレーダー、シャウプ-ルービンが、N人のユーザの安全な通信網用の共有秘密セッション鍵を確立する方法を実現する。そのようなプロトコルでは、各ユーザは、通信信頼機関と共有される事前に用意された秘密の長期鍵を有する。ユーザの対が、通信信頼機関とのさらなる通信によって、その長期鍵からアルゴリズムに従って鍵暗号化鍵を導き出す。次いで、鍵暗号化鍵を使用してユーザの対同士の間で秘密セッション鍵を確立する。長期鍵を安全に配送すると問題が生じることがある。実際、長期鍵は、アウトバンド管理によって配送するか、宅配便によって配送するか、または長期鍵を直接配送できるように各ユーザにユーザのデバイスを通信信頼機関に物理的に近接させることによって配送することができる。長期鍵を配送するこのような方法は、厄介であり、障害を受けやすい。あるいは、長期鍵の配送に公開鍵暗号化を使用してもよいが、公開鍵暗号化はアーカイブアタックを受けやすい。さらに、長期鍵の配送に加えて、鍵暗号化鍵が長期鍵からアルゴリズムに従って導き出されるので、これらのプロトコルはフォワードセキュリティが不十分である。長期鍵が漏洩するか、または長期鍵から鍵暗号化鍵を導き出すのに使用される暗号化アルゴリズムが破壊された場合、既知の前の鍵から後続の鍵を予測することができるので、後続の鍵の秘匿性は保証されない。後述のプロトコルはQKDを使用してユーザに鍵を配布する。長期鍵をアウトバンド管理によって事前に用意したり、宅配便によって事前に用意したり、公開鍵暗号化によって事前に用意したり、物理的に近接させて配送することによって事前に用意したりする必要はない。その代わり、各ユーザは、通信信頼機関と共有される事前に用意された短期認証鍵を有する。短期認証鍵は、ユーザと通信信頼機関との間の第1のQKDセッションにおいてユーザを認証するのに使用される。第1のQKDセッションが完了した後、もはや短期認証鍵を秘密にする必要はなくなり、第1のQKDセッションにおいて生成された共有秘密ビットの小さな一部と置き換えて新しい認証鍵を形成してもよい。新しい認証鍵は、次のQKDセッションの開始時にユーザを認証するのに使用されたり、別の認証鍵と置き換えられたりする。QKDセッションにおいて生成された共有秘密ビットの残りは、従来のプロトコルにおける長期鍵および鍵暗号化鍵の役割を果たす。これらの鍵は、暗号鍵と呼ばれ、これらの暗号鍵を使用してユーザ同士の間でメッセージを暗号化/解読するための安全なセッション鍵を作成してもよい。暗号鍵は、暗号鍵はランダムに生成されるビットであるので、認証鍵からのアルゴリズム継承を有さない。さらなるオンデマンドQKDセッションによって、強力なフォワードセキュリティを用いて暗号鍵を頻繁にかつ柔軟に更新することができる。さらに、QKDセッションにおけるQCは受動的な監視または盗聴を受けにくく、従って、暗号鍵および新しい認証鍵はアーカイブアタックを受けない。要するに、従来のプロトコルとは異なり、新しい認証鍵がQKDにおいて生成されるので、ユーザは長期秘密鍵を保護する必要がない。暗号鍵および暗号鍵を使用して交換される共有セッション鍵を強力なフォワードセキュリティを用いて頻繁に交換してもよい。フォーマットセキュリティが強力であり、認証鍵および暗号鍵の使用/交換時の利点が増大するので、セキュリティ違反の危険にさらされるデータの量は、従来のプロトコルにおいて長期鍵または鍵暗号化鍵が漏洩することによって危険にさらされるデータと比べてずっと少なくなる。QKD後の安全なマルチパーティ通信のための上述の技術およびツールは、QCカードを含むユーザデバイスおよび/またはQCカードから鍵を受信するユーザデバイスによって実現されてもよい。また、前述の技術およびツールを他のユーザデバイス、例えば、通信信頼機関との従来のQKDによって鍵を取得するデバイスによって実現されてもよい。A.通信信頼機関とユーザとの間のQKDのための例示的なプロトコル図11は、安全なマルチパーティ通信用の鍵を確立するための通信信頼機関と1つまたは複数のユーザデバイスとの間のQKDを含む例示的な汎用プロトコル1100を示している。複数のユーザの各々は、プロトコル1100によって、通信信頼機関とのポイントツーポイントQKDを実行してフォワード秘匿性を有する鍵を確立する。通信信頼機関はまた、他のユーザの鍵を導き出すことのできる非秘密参照テーブルを各ユーザに供給する。ユーザ間QKDは必要ではないが、ユーザ間通信ではQKDの利益および利点の多くが保持される。図9は、第1のユーザデバイスユーザデバイス1と通信信頼機関との間の動作を詳細に示している。通信信頼機関とN個のユーザデバイスi1≦i≦Nの各々との間で認証動作およびQKD動作が繰り返される。あるいは、通信信頼機関は、フィルガンとして働くデバイスと一緒に鍵を確立し、最終的に、1つまたは複数のユーザデバイスとの安全なマルチパーティ通信が可能になるようにその鍵をユーザデバイスに配送する。一般性を失わないように、説明の都合上、プロトコル1100の動作についてはユーザデバイスに関連して説明する。第1のユーザデバイスは、ユーザ用のバイオメトリック証印Bを受信する。例えば、バイオメトリック証印は指紋スキャンデータである。ユーザデバイスは、バイオメトリック証印の代わりにまたはバイオメトリック証印に加えて、個人識別番号のキーストローク入力を受け入れて暗号化してもよい。第1のユーザデバイスは、暗号化アルゴリズムE[a;b]を使用してバイオメトリック証印Bを暗号化する。例えば、第1のユーザデバイスは、通信信頼機関とのQKDの第1のセッションに事前に用意された短い認証鍵AK01を使用する。暗号化アルゴリズムE[a;b]は、AES非特許文献3参照または別の暗号化アルゴリズムのような、鍵bを含む情報aの対称鍵暗号化アルゴリズムであってもよい。一般に、暗号化された認証情報は、公衆網などの非秘密ネットワークを介して送信される。通信信頼機関は、暗号化された認証情報を受信し、その情報を適切なアルゴリズム例えば、対称鍵暗号化アルゴリズムおよび第1のユーザデバイスの事前に用意された認証鍵AK01を使用して解読する。通信信頼機関は、受信された認証情報を第1のユーザ用の事前に供給された識別情報と比較し、適宜ユーザを認証する。ユーザが認証されたと仮定すると、第1のユーザデバイスと通信信頼機関は、QKDを実行し、解析されて鍵に変換される秘密の乱数ビットシーケンスを生成する。例えば、ユーザデバイスと通信信頼機関は、互いに独立したN-1個の秘密の暗号鍵と互いに独立したN-1個の秘密の鍵導出鍵を生成し、これらの鍵は、ユーザデバイスと通信信頼機関によって共有され、かつ通信信頼機関およびユーザデバイスにおけるセキュアメモリに格納される。例示的な実装形態では、共有されるビットシリーズは、通信信頼機関とユーザデバイスiの両方によって解析され以下の鍵に変換される。j≠iの場合のN-1個の暗号鍵Ki,j、j≠iの場合のN-1個の鍵導出鍵Li,j、鍵認証鍵Mi、および新しい認証鍵AKxi暗号鍵Ki,j、鍵導出鍵Li,j、および鍵認証鍵Miは、鍵当たり256ビットを有するか、または鍵当たりに他のあるビット数を有してもよい。図11は、第1のユーザデバイス用の共有暗号鍵K1,j、導出鍵L1,j、鍵認証鍵M1、および新しい認証鍵AK11の配送を示している。暗号鍵K1,j、鍵導出鍵L1,j、および鍵認証鍵M1は、後述のように使用される。もはや第1のユーザデバイスの初期鍵認証鍵AK01を秘密にしておく必要はない。第1のユーザデバイスの初期鍵認証鍵AK01は、QKDにおいて生成され、通信信頼機関との将来のQKDにおいてユーザを認証するのに使用される新しい認証鍵AK11と置き換えられる。長期鍵をアウトバンド管理によって準備するか、宅配便によって準備するか、または物理的に近接させることによって準備する必要のある従来の手法とは異なり、QKDは、事前に用意された短い秘密の認証鍵AK0iから、通信信頼機関およびユーザiによって共有される新しい秘密のビット列を生成するほとんど制約されない能力を実現する。また、Ki,j、Li,j、Mi、およびAKxiの新しい秘密ビット列は、事前に用意された認証鍵AK0iに対するアルゴリズム依存性を有さない。図11に示されているプロトコル1100によれば、通信信頼機関は、1つまたは複数の他のユーザデバイスの各々に対して認証およびQKDを繰り返す。従って、各ユーザi1≦i≦Nは、事前に用意された自分の認証鍵AK0iを使用して、通信信頼機関とのQKDセッションを確立し、通信信頼機関と一緒に共有される鍵を確立する。通信信頼機関は、N個のユーザデバイスとのQKDに続いて、N個のユーザデバイス用の暗号鍵Ki,j、鍵導出鍵Li,j、および鍵認証鍵Miを格納し、N個のユーザデバイスiの各々は、そのユーザデバイスi用の暗号鍵Ki,j、鍵導出鍵Li,j、および鍵認証鍵Miを格納する。通常、鍵はセキュアメモリに格納される。例えば、5つのユーザデバイスがある場合、通信信頼機関は、以下のように暗号鍵および鍵導出鍵を格納する。各ユーザデバイスiは、各表の1つの列における暗号鍵および鍵導出鍵を格納する。図11を参照する。通信信頼機関は、対鍵Pi,jおよび鍵認証値Ai,jを求める。各対鍵および各鍵認証値は、ユーザデバイスiとユーザデバイスjとの間のペアワイズ通信に特有の鍵である。例示的な実装形態では、通信信頼機関は、鍵Pi,jおよび鍵認証値Ai,jを以下のように算出する。上式において、は、ビット単位XOR演算を示し、H[a;b]は、鍵bを含む入力aの鍵付きハッシュ関数である。例えば、鍵付きハッシュ関数H[a;b]はHMAC-SHA-256非特許文献4参照またはその他の鍵付きハッシュ関数のような鍵付き暗号ハッシュ関数である。対鍵および鍵認証値はそれぞれ、256ビットまたは他のある数のビットを有してもよい。通信信頼機関は、対鍵および鍵認証値を2つの参照テーブルとしてまたは他のデータ構造によって構成してもよい。例えば、5つのユーザデバイスがある場合、通信信頼機関は、上記に示した暗号鍵および鍵導出鍵から以下のように対鍵および鍵認証値を求める。対鍵Pi,jおよび鍵認証値Ai,jを秘密にしておく必要はない。概して、通信信頼機関は、対鍵Pi,jおよび鍵認証値Ai,jを公衆網のような安全でないネットワークを介してそれぞれのユーザデバイスに配送できるようにする。所与のユーザデバイスiは、それが使用する対鍵Pi,jおよび鍵認証値Ai,jを取り込む。例えば、図11の第1のユーザデバイスは、第1のユーザデバイスに特有の対鍵P1,jおよび鍵認証値A1,jを取り込む。ユーザデバイスは、対鍵および鍵認証値を取り込んで、通信信頼機関がオフラインであってもユーザデバイス同士の間の以後の通信時に使用できるように格納する。あるいは、通信信頼機関が、ユーザデバイス同士の間の以後の通信時にオンラインである場合、ユーザデバイスiは通信時にデバイスi用の対鍵および鍵認証値を取り込むか、またはユーザデバイスiからユーザデバイスjへの通信に特有の鍵および認証値のみをオンラインの通信信頼機関から取り込んでもよい。後述のように、ユーザデバイスiは、自分の鍵導出鍵Li,jおよび通信信頼機関から配布された対鍵Pi,jから、別のユーザデバイスjがユーザデバイスiと通信する際に使用する暗号鍵Kj,iを導き出してもよい。ユーザデバイスiは、自分の鍵認証鍵Miおよび通信信頼機関から供給された鍵認証値Ai,jから、暗号鍵Kj,iが真正であることを検証してもよい。ユーザデバイスjは同様に、ユーザデバイスiの暗号鍵Ki,jを導き出して認証してもよい。この2つのユーザデバイスは、一方または両方の暗号鍵を使用して、2つのユーザデバイス間の通信用の1つまたは複数の共有秘密セッション鍵を確立してもよい。暗号鍵および鍵導出鍵は、QKDによって生成されるので、互いに独立しており、事前に用意された秘密鍵に依存しない。そのため、図11に示されているプロトコル1100は、マルチパーティ通信のための従来のプロトコルよりも優れた強力なフォワードセキュリティを実現する。さらに、ユーザデバイスと通信信頼機関との間の将来のQKDセッションにおいて新しい暗号鍵および鍵導出鍵を生成してもよい。さらに、通信信頼機関によって通信網にさらなるユーザを追加してもよい。この目的を実現するために、通信信頼機関は、新たに判定されるユーザデバイスに使用される所与のユーザデバイスi用の特別な暗号鍵および鍵導出鍵を割り当てて、新しいユーザデバイスが追加されるときにその新しいユーザデバイスとのQKDによってそれらの暗号鍵および鍵導出鍵を配送し、配送される対鍵および鍵認証値を更新してもよい。B.ユーザ同士の間の安全な通信のための例示的なプロトコル例示的な実装形態では、ユーザデバイスiは、ユーザデバイスjとの安全な通信を確立できるように、ユーザデバイスiの鍵導出鍵Li,jおよび対鍵Pi,jを使用してユーザデバイスjの暗号鍵Kj,iを導き出す。ユーザデバイスiは暗号鍵Kj,iを以下のように算出する。例えば、第1のユーザデバイスi=1が第4のユーザデバイスi=4との安全な通信の確立を試みると仮定する。第1のユーザデバイスは、鍵導出鍵L1,4および対鍵P1,4から暗号鍵K4,1を導き出す。上記の表に示されている例示的な鍵の場合、鍵導出鍵L1,4はl1,4であり、対鍵P1,4はである。第1のユーザデバイスは暗号鍵K4,1を以下のように算出する。この演算の結果はk4,1、すなわちK4,1である。ユーザデバイスiは、ユーザデバイスjに関して導き出された暗号鍵Kj,iを認証してもよい。例えば、ユーザデバイスiはその鍵認証鍵M1および暗号鍵Kj,iからチェック値を算出する。チェック_値=H[Kj,i;Mi]上式において、H[a;b]は、通信信頼機関も使用する鍵付きハッシュ関数を示している。ユーザデバイスiは次いで、チェック値を通信信頼機関からユーザデバイスiに供給された基準認証値Ai,jと突き合わせる。値同士が一致した場合、暗号鍵Kj,iは真正である。例えば、第1のユーザデバイスi=1は、暗号鍵K4,1を認証する場合、チェック値H[K4,1;M1]を計算する。上記の表に示されている例示的な鍵の場合、暗号鍵K4,1はk4,1であり、鍵認証値A1,4はH[k4,1;M1]である。第1のユーザデバイスは、チェック_値=H[k4,1;M1]を計算し、チェック値を基準値A1,4と比較する。ユーザデバイスiおよびjは次いで、ユーザデバイスiとユーザデバイスjとの間で安全な通信を行えるように1つまたは複数の暗号鍵を使用する。通常、安全な通信は、公衆網のような安全でないネットワークを介して行われる。図12aおよび図12bは、ユーザデバイスiおよびユーザデバイスjが暗号鍵を使用するのを可能にする2つの代替的動作モードを示している。図12aおよび図12bでは、この2つのユーザデバイスは第1のユーザデバイスi=1および第4のユーザデバイスi=4である。図12aは、2つのユーザデバイスがどのように第1の動作モード1200に従って暗号鍵を使用して安全な通信を確立するかを示している。第1の動作モード1200において、第1のユーザデバイスは、第4のユーザデバイスの暗号鍵K4,1を導き出して認証する。第4のユーザデバイスは同様に、第1のユーザデバイスの暗号鍵K1,4を導き出して認証する。より一般的には、ユーザデバイスiがユーザデバイスjの暗号鍵Kj,iを導き出して認証し、ユーザデバイスjがユーザデバイスiの暗号鍵Ki,jを導き出して認証する。図12aでは、第1のユーザデバイスが暗号鍵K4,1を使用して第4のユーザデバイスへのメッセージを暗号化し、第4のユーザデバイスが暗号鍵K4,1を使用してこのメッセージを解読する。第4のユーザデバイスは、暗号鍵K1,4を使用して第1のユーザデバイスへのメッセージを暗号化し、第1のユーザデバイスは暗号鍵K1,4を使用してこのメッセージを解読する。あるいは、第1のユーザデバイスと第4のユーザデバイスとの間で暗号鍵の役割が交換されるすなわち、第1のユーザデバイスが送信メッセージの暗号化に鍵K1,4を使用し、第4のユーザデバイスが送信メッセージの暗号化に鍵K4,1を使用する。その場合も、ユーザデバイスにメッセージを送信しそのユーザデバイスからメッセージを受信する際に様々な鍵が使用される。他の代替実施形態として、両方のユーザデバイスが暗号化と解読の両方に一方の暗号鍵のみを使用し例えば、第1のユーザデバイスと第4のユーザデバイスが暗号鍵K4,1のみを使用し、すなわち、第4のユーザデバイスが暗号鍵K1,4を導き出す必要はない。使用される暗号鍵は、どのユーザデバイスが通信セッションを開始するかに応じて決まってもよい。いずれの場合も、第1の動作モード1200では、ユーザデバイスは1つまたは複数の暗号鍵を直接1つまたは複数のセッション鍵として使用してメッセージを暗号化/解読する。第1のユーザデバイスと第4のユーザデバイスは、AESまたはその他の暗号化アルゴリズムのような対称鍵暗号化アルゴリズムであってよい暗号化アルゴリズムE[a;b]を使用する。暗号化アルゴリズムは、QKDの前に認証情報を交換するのに使用される暗号化アルゴリズムと同じであっても、異なる暗号化アルゴリズムであってもよい。第1の動作モード1200に関する1つの問題は、ユーザデバイスiとユーザデバイスjとの間の様々なセッションにおいて暗号鍵Ki,jが再使用されることである。暗号鍵Ki,jが再使用されると、通信が暗号化アルゴリズムE[a;b]に対する従来の攻撃を受けやすくなる。この問題に対処するために、通信信頼機関がトランスペアレントファイバネットワークなどにおいてオンラインである場合、ユーザデバイスiおよびユーザデバイスjは、各通信セッションの前に、フォワードセキュリティを有する新しい暗号鍵および鍵導出鍵を生成してもよい。これによって、任意の所与の鍵によって暗号化されるデータの量が少なくなる。一方、通信信頼機関がオフラインである場合一方のユーザデバイスが衛星であるか、または鍵が通信信頼機関からQCカードに配布されるときなど、暗号鍵および鍵導出鍵を置き換える頻度を減らしてもよい。従って、通信信頼機関は、所与のQKDセッションにおけるユーザデバイスiおよびユーザデバイスjに特有の単一の鍵Ki,jおよび単一の鍵Li,jを配送するのではなく、ユーザデバイスiおよびユーザデバイスjに特有の複数の暗号鍵Ki,jおよび複数の暗号鍵Li,jを配送する。例えば、図12aの第1のユーザデバイスはそれぞれの複数の暗号鍵K1,4、複数の鍵導出鍵L1,4、および複数の対応する対鍵P1,4を受信する。複数の鍵をユーザデバイスiとユーザデバイスjとの間の複数の異なる通信セッションに使用してもよく、または単一の通信セッション内で確立されたパターンに従って使用してもよい例えば、x分またはxバイトの情報に使用する。この場合も、任意の所与の鍵によって暗号化されるデータの量が少なくなる。図12bは、2つのユーザデバイスがどのように第2の動作モード1250に従って暗号鍵を使用して安全な通信を確立するかを示している。図12bでは、第1のユーザデバイスが通信セッションを開始する。第1のユーザデバイスは、第4のユーザデバイスの暗号鍵K4,1を導き出して認証する。第1のユーザデバイスは、セッション鍵S1,4を生成し、第4のユーザデバイスの導き出された暗号鍵K4,1を使用してセッション鍵S1,4を暗号化する。より一般的には、ユーザデバイスiがユーザデバイスjの暗号鍵Kj,iを導き出して認証し、セッション鍵Si,jを生成し、ユーザデバイスjの暗号鍵Kj,iを使用してセッション鍵Si,jを暗号化する:E[Si,j;Kj,i]暗号化アルゴリズムE[a;b]は、AESまたはその他の暗号化アルゴリズムのような対称鍵暗号化アルゴリズムであってよい。暗号化アルゴリズムは、QKDの前に認証情報を交換するのに使用される暗号化アルゴリズムと同じであっても、異なる暗号化アルゴリズムであってもよい。ユーザデバイスjは、暗号化されたセッション鍵を受信し、暗号鍵Kj,iを使用して解読し、その場合、セッション鍵は、ユーザデバイスjの暗号鍵Kj,iを使用してユーザデバイスiから得られていることが保証されている。図12bでは、第4のユーザデバイスが暗号化されたセッション鍵E[S1,4;K4,1]を受信し、暗号鍵K4,1を使用して解読する。あるいは、ユーザデバイスjが通信を開始し、ユーザデバイスiとユーザデバイスjの役割が第2の動作モード1250において切り替えられる。あるいは、通信セッションを開始するユーザデバイスiが、その暗号鍵Ki,jを使用してセッション鍵を暗号化し、他のユーザデバイスjが鍵Ki,jを導き出してセッション鍵を回復する。いずれの場合も、2つのユーザデバイスiおよびユーザデバイスjは、2つのユーザデバイス間の安全な通信において、共有セッション鍵を使用してメッセージを暗号化し解読する。図12bでは、第1のユーザデバイスと第4のユーザデバイスは、2つのユーザデバイス間でセッション鍵S1,4を使用してメッセージを暗号化し解読する。将来の通信セッションのために、または第1の通信セッションにおける定められた期間の後でセッション鍵を切り替えるために、2つのユーザデバイスiおよびユーザデバイスjは新しい共有セッション鍵を確立してもよい。第1の動作モード1200と比べて、第2の動作モード1250では、暗号化されるのがセッション鍵だけなので、所与の暗号鍵によって暗号化されるデータの量を大幅に減らすことができる。そのため、第2の動作モード1250は、ユーザデバイスがその暗号鍵および鍵導出鍵を置き換えるための通信信頼機関とのQKDを頻繁に実行することができないシナリオにおいて有用である。しかし、第1の動作モード1200とは異なり、暗号鍵が損傷した場合、単一のセッションだけではなく複数のセッションのセキュリティが脅かされる。また、このモードでのセッション鍵の管理は、通信信頼機関ではなく、セッションを開始するユーザデバイスによって行われる。C.QKDによって安全なマルチパーティ通信を行うための汎用技術図13は、安全なマルチパーティ通信が可能になるように鍵を配送する通信信頼機関と1つまたは複数のユーザデバイスとの間の鍵配送のための汎用技術1300を示している。通信信頼機関を実現するコンピューティングシステムがこの技術1300を実現する。通信信頼機関は、通信信頼機関とユーザとの間に信頼関係を確立する1310。例えば、通信信頼機関は、ユーザから供給されたバイオメトリック証印および/または個人識別情報例えば、PINを使用してユーザを認証し、信頼関係を確立する。いくつかの実装形態では、バイオメトリック証印および/または個人識別情報は、パブリックチャネルを介して通信信頼機関に送信される前に暗号化される。暗号化では、事前に用意された秘密鍵が使用され、この秘密鍵は、QKDの結果として得られ後続のQKDセッションの前の認証において使用される別の秘密鍵によって置き換えられてもよい。あるいは、通信信頼機関は別の機構を使用して信頼関係を確立する。信頼関係が確立された後、通信信頼機関は、通信信頼機関とユーザとの信頼関係の下でのQKDによって1つまたは複数の量子鍵を配送する1320。このQKDでは、1つまたは複数の量子鍵は、ユーザのユーザデバイスに直接配布されてもよい。あるいは、1つまたは複数の量子鍵は、後でこれらの量子鍵をユーザのユーザデバイスに配布するフィルガンデバイスに配布されてもよい。QKDによって配送される量子鍵は、ランダムに生成され、従って、ユーザごとに異なると仮定される。各量子鍵は、文字通りの意味で一連の2進値である。量子鍵の定義は、量子鍵が使用されるシナリオに依存する。例示的なシナリオについて以下に説明する。通信信頼機関1330は、上記の動作を別のユーザのQKDについて繰り返すべきであるかどうかを判定し、繰り返すべきである場合、別のユーザとの信頼関係を確立する1310ことによって続行する。このように、通信信頼機関は、安全なマルチパーティ通信を行ううえでユーザユーザデバイスによって使用される様々な量子鍵を配送する。それに続いて、通信信頼機関は、通信信頼機関によって配送された量子鍵に少なくとも部分的に基づいて1つまたは複数の複合鍵を求める1340。特に、通信信頼機関は、第1のユーザ第1のユーザデバイス用に配送された量子鍵および第2のユーザ第2のユーザデバイス用に配送された量子鍵から複合鍵を求め、この複合鍵は、第1のユーザデバイスと第2のユーザデバイスとの間の通信向けに構成される。例えば、第1のユーザデバイスは、この複合鍵を第1のユーザデバイス用に配送された量子鍵と組み合わせて使用して、第2のユーザデバイス用に配送された量子鍵を求めてもよい。複合鍵は、文字通りの意味で一連の2進値である。複合鍵の定義は、複合鍵が生成され使用されるシナリオに依存する。例示的なシナリオについて以下に説明する。通信信頼機関は、1つまたは複数の複合鍵をユーザデバイスに配送できるようにする1350。このように、通信信頼機関は、ユーザデバイス同士の間で直接QKDが行われないときでも、それぞれのユーザ同士の間の安全な通信を促進する。複合鍵を構成し配布する方法は実装形態によって決まる。例えば、複合鍵は、ウェブまたは別のパブリックチャネルを介した非秘密配送に利用できる参照テーブルとして構成される。あるいは、複合鍵を秘密にする必要がないにもかかわらず、複合鍵のうちのいくつかまたは全てが非パブリックチャネルを介してそれぞれのユーザデバイスに配布される。あるいは、複合鍵は、別の機構を使用して構成および/または配布される。いくつかのシナリオでは、第1のユーザ第1のユーザデバイス用の量子鍵は鍵導出鍵であり、第2のユーザ第2のユーザデバイス用の量子鍵は第2のユーザデバイス用の暗号鍵である。例えば、図11を参照して説明した例示的なプロトコルに関しては、鍵導出鍵はユーザデバイス1用の鍵L1,2であり、暗号鍵はユーザデバイス2用の鍵K2,1である。複合鍵は、L1,2およびK2,1のビット単位XORとして算出される対鍵P1,2である。あるいは、複合鍵は、別の機構を使用して求められる。概して、任意の2つのユーザデバイスの場合、暗号鍵を有するユーザデバイスと鍵導出鍵を有するユーザデバイスの役割を切り替えて、どちらのユーザデバイスが他方の暗号鍵を導き出すかを変更してもよい。他のシナリオでは、第1のユーザ第1のユーザデバイス用の量子鍵は、第1の鍵導出鍵と、第1のデバイス用の暗号鍵とを含む。第2のユーザ第2のユーザデバイス用の量子鍵は、第2の鍵導出鍵と、第2のデバイス用の暗号鍵とを含む。通信信頼機関は、第1の鍵導出鍵および第2のユーザデバイス用の暗号鍵から第1の複合鍵を求め、かつ第2の鍵導出鍵および第1のユーザデバイス用の暗号鍵から第2の複合鍵を求める。例えば、図11を参照して説明した例示的なプロトコルに関しては、第1の量子鍵はユーザデバイス1用のL1,2およびK1,2を含み、第2の量子鍵はユーザデバイス2用のL2,1およびK2,1を含む。対鍵P1,2はL1,2およびK2,1のビット単位XORであり、対鍵P2,1はL2,1およびK1,2のビット単位XORである。あるいは、複合鍵は別の機構を使用して求められる。その後、第1のユーザデバイスは、第1の複合鍵および第1の鍵導出鍵から第2のユーザデバイスの暗号鍵を求めてもよい。同様に、第2のユーザデバイスは、第2の複合鍵および第2の鍵導出鍵から第1のユーザデバイスの暗号鍵を求めてもよい。これらのシナリオのいずれでも、配送される量子鍵の数を増やしてより多くのユーザおよびユーザデバイスとの通信に対処してもよい。通信信頼機関は、ネットワークにさらなるユーザが追加されたときに複合鍵を更新してもよい。通信信頼機関は、必要に応じてユーザに新しい量子鍵を再配布し、それに応じて複合鍵を更新してもよい。通信信頼機関は、複合鍵を求めて配送するだけでなく、ユーザデバイスを認証するための鍵認証鍵および鍵認証値を配送してもよい。例えば、ユーザ用に配送される量子鍵にはユーザユーザデバイス用の鍵認証鍵が含まれる。図11を参照して説明した例示的なプロトコルに関しては、M1は、ユーザデバイス1用の量子鍵における鍵認証鍵の一例であり、M2は、ユーザデバイス2用の量子鍵における鍵認証鍵の一例である。通信信頼機関は、配送可能にされる1つまたは複数の鍵認証値を作成する。例えば、通信信頼機関は、あるユーザデバイス用の鍵認証鍵の暗号化ハッシュ関数および別のユーザデバイス用の暗号鍵を使用して鍵認証値を求める。あるいは、鍵認証値は別の機構を使用して作成される。その後、第1のユーザデバイスは、その鍵認証鍵および鍵認証値を使用して、他のユーザデバイスに関して導き出した暗号鍵の値を検査してもよい。図14は、複数のユーザデバイス間の安全なマルチパーティ通信のための汎用技術1400を示している。第1のユーザデバイスは、通信信頼機関とユーザとの信頼関係の下での通信信頼機関とのQKDから得られた1つまたは複数の量子鍵を取り込む1410。例えば、第1のユーザデバイスは、第1のユーザデバイスのセキュアメモリまたはストレージから1つまたは複数の量子鍵を取り込む。いくつかの実装形態では、1つまたは複数の量子鍵は、通信信頼機関と第1のユーザデバイス自体との間のQKDから得られる。他の実装形態では、1つまたは複数の量子鍵は、通信信頼機関とフィルガンデバイスとの間のQKDから得られ、フィルガンはその後、1つまたは複数の量子鍵を第1のユーザデバイスに配布する。量子鍵の定義は、量子鍵が使用されるシナリオに依存する。例示的なシナリオについて以下に説明する。QKDの前に、ユーザデバイスは、ユーザを認証するための情報を通信信頼機関に供給してもよい。例えば、ユーザデバイスは、ユーザから供給されたバイオメトリック証印および/または個人識別情報例えば、PINを受信し、受信された材料を暗号化し、暗号化された材料をパブリックチャネルを介して通信信頼機関に送信する。この暗号化では、QKDの結果として得られ、ユーザデバイスが後続のQKDセッションの前の認証において使用される別の秘密鍵と置き換える、事前に用意された秘密鍵を使用してもよい。あるいは、ユーザデバイスは、別の機構を使用して通信信頼機関との信頼関係を確立する。いずれの場合も、認証およびQKDは、ユーザデバイスが安全な通信を可能にする技術1400を実施するよりもずっと前に完了させることができる。再び図14を参照する。第1のユーザデバイスはまた、取り込まれた量子鍵および別のユーザデバイス用の鍵に少なくとも部分的に基づく複合鍵を取り込む1420。例えば、第1のユーザデバイスは、複合鍵をユーザデバイスのストレージから取り込むか、またはウェブもしくは別のパブリックチャネルを介してネットワークリソースから取り込む。複合鍵は、通信信頼機関から配布されて第1のユーザデバイスに格納されるか、または通信の前にオンラインの通信信頼機関から要求されてもよい。上記に図13を参照して説明したように、複合鍵を構成し配布する方法は実装形態によって決まる。複合鍵の定義は、複合鍵が生成され使用されるシナリオに依存する。例示的なシナリオについて以下に説明する。第1のユーザデバイスは次いで、取り込まれた1つまたは複数の量子鍵および複合鍵に少なくとも部分的に基づいて他のユーザデバイスと通信する1430。特に、第1のユーザデバイスは、複合鍵および取り込まれた量子鍵から他のユーザの鍵を導き出し、次いで他のユーザデバイスの鍵を使用する。従って、複合鍵は、2つのユーザデバイス間でQKDを行わないときでも2つのユーザデバイス間の安全な通信を促進する。いくつかのシナリオでは、第1のユーザデバイスの取り込まれた量子鍵は鍵導出鍵であり、第1のユーザデバイスは、鍵導出鍵および複合鍵を使用して他のユーザデバイス用の鍵を求める。例えば、図12aおよび図12bを参照して説明した例示的なプロトコルに関しては、ユーザデバイス1は、ユーザデバイス2用の暗号鍵K2,1を鍵導出鍵L1,2および対鍵P1,2のビット単位XORとして求める。あるいは、第1のユーザデバイスは、他の機構を使用して他のデバイス用の鍵を求める。第1のユーザデバイスは、他のユーザデバイスの鍵を求めた後、ランダムなセッション鍵を生成し、求められた鍵を使用してセッション鍵を暗号化し、暗号化されたセッション鍵を他のユーザデバイスに送信する。他のユーザデバイスはセッション鍵を解読し、2つのユーザデバイスは、セッション鍵を使用して暗号化されたメッセージを交換する。あるいは、他のユーザデバイスは、セッション鍵を生成し、このユーザデバイス自体の鍵を使用してセッション鍵を暗号化し、暗号化されたセッション鍵を第1のユーザデバイスに配布し、第1のユーザデバイスが、他のユーザデバイスの導き出された鍵を使用してセッション鍵を解読する。概して、任意の2つのユーザデバイスの場合、鍵導出鍵を有するユーザデバイスと他のユーザデバイスの役割を切り替えて、どちらのユーザデバイスが他のユーザデバイスの暗号鍵を導き出すかを変更してもよい。他のシナリオでは、第1のユーザによって取り込まれる量子鍵は、鍵導出鍵と暗号鍵とを含む。実際、2つのユーザデバイスの各々はそれ自体の鍵導出鍵およびそれ自体の暗号鍵を取り込み、次いで、取り込まれた鍵導出鍵および複合鍵から他方のユーザデバイスの暗号鍵を求める。各ユーザデバイスは、他方のユーザデバイスの暗号鍵をこのように求めた後、2つの暗号鍵の一方を使用して他方のユーザデバイスへの送信メッセージを暗号化し、他方の暗号鍵を使用して他方のユーザデバイスからの受信メッセージを解読する。他のシナリオでは、第1のユーザデバイスによって取り込まれる量子鍵には複数の他のユーザデバイスの各々の異なる鍵が含まれる。第1のユーザデバイスは、グループセッション鍵を求め、グループセッション鍵を暗号化し、暗号化されたグループセッション鍵を他のユーザデバイスの各々に配送する。以下のセクションでは、グループセッション鍵の配送に関する例示的なプロトコルについて説明する。いくつかの実装形態では、第1のユーザデバイスによって取り込まれる量子鍵には鍵認証鍵も含まれる。第1のユーザデバイスは、他のユーザデバイスの導き出された鍵を認証するために、通信信頼機関によって利用可能にされ、基準として使用される鍵認証値を取り込む。第1のユーザデバイスは、その鍵認証値および他のユーザデバイスの導き出された鍵から第1のユーザデバイス自体の鍵認証値を求める。例えば、第1のユーザデバイスは、暗号化ハッシュ関数を使用して鍵認証値を求める。あるいは、第1のユーザデバイスは、別の機構を使用して鍵認証値を求める。第1のユーザデバイスは次いで、取り込まれた基準値を新たに求められた値と比較し、それらの値が一致するかどうかを検査する。D.グループ鍵確立のための例示的なプロトコルいくつかの実装形態では、安全なマルチパーティ通信のための上述のプロトコルは、ユーザのグループが論理鍵階層原則を使用してグループセッション鍵を確立するのを可能にするように拡張される。N個のユーザデバイスのグループの場合、N個のユーザデバイスの各々が通信信頼機関とのQKDから鍵を得る。N個のユーザデバイスの1つがグループリーダーとして指定される。グループリーダーは、グループ鍵を生成し、グループの他の各メンバー用の暗号鍵Kj,iを導き出すまたはグループリーダーの暗号鍵Ki,jをグループの他のメンバーに使用する。グループリーダーは、グループの他の各メンバーについて、適切な暗号鍵を使用してグループ鍵を暗号化し、暗号化されたグループ鍵を他のメンバーに送信する。他のメンバーは、その暗号鍵Kj,iを使用してグループ鍵を解読するまたはグループリーダーの暗号鍵Ki,jを導き出して使用する。グループのメンバーは次いで、グループ内で安全な通信が可能になるように、グループ鍵を共有セッション鍵として使用してメッセージを暗号化し解読する。例えば、グループが、通信信頼機関とのQKDを実行した10人のメンバーI1~I10を有すると仮定する。共通グループ鍵を確立するためにメンバーの1人例えば、I10がグループリーダーとして指定される。グループリーダーI10はグループ鍵を生成し、グループの他のメンバー用の暗号鍵Kj,I10を導き出す。グループリーダーは、他のデバイスのそれぞれの暗号鍵を使用してグループ鍵を暗号化し、暗号化されたグループ鍵を他のデバイスに送信し、他のデバイスが、グループ鍵をグループ内の安全な通信に使用できるように解読する。個々のグループメンバーとグループリーダーとの間のペアワイズ通信の場合、グループリーダーは、リーダー以外の各グループメンバーに1つずつ個々の鍵を生成してもよい。グループリーダーは、これらの個々の鍵を適切な暗号鍵Kj,iまたはKi,jによって暗号化し、暗号化されたグループ鍵と一緒に他のメンバーに配布する。グループリーダーは、メンバーがグループから去るときに新しいグループ鍵を配送するプロセスを簡略化するために、グループメンバーをさらにサブグループに分割し、それぞれのサブグループ用のサブグループ鍵を生成し、他の各メンバーに配布するのに適切なサブグループ鍵を暗号化する。例えば、グループリーダーI10は残りのメンバーI1~I9を3つのサブグループ、SG1={I1,I2,I3}、SG2={I4,I5,I6}、およびSG3={I7,I8,I9}に分割する。グループリーダーI10は3つのサブグループ鍵を生成する。グループリーダーI10は、他のメンバーの各々について、他のメンバーjを含むサブグループに適切なサブグループ鍵を選択し、メンバーjに適切な暗号鍵Kj,I10または鍵KI10,jによってサブグループ鍵を暗号化し、暗号化されたサブグループ鍵をグループ鍵と一緒にまたは別個にメンバーjに配布する。サブグループ鍵を他のサブグループに対して安全なサブグループ内の通信に使用してもよい。メンバーI1がグループを去る場合、残りのメンバーは新しいグループ鍵を得る。メンバーI2およびI3は新しいサブグループSG1’を形成し、同じく新しいサブグループ鍵を得る。グループリーダーI10は、新しいグループ鍵を生成し、かつ新しいサブグループSG1’用の新しいサブグループ鍵を生成する。グループリーダーI10は、それぞれメンバーI2およびメンバーI3に適切な個々の鍵を使用して、新しいグループ鍵および新しいサブグループ鍵を暗号化してサブグループSG1’の各メンバーに送信する。グループリーダーI10はまた、新しいグループ鍵を暗号化してサブグループSG2の各メンバーおよびサブグループSG3の各メンバーに送信する。これを実施するために、グループリーダーI10は、それぞれのメンバーI4~I9に適切な個々の鍵を使用するかまたはSG2またはSG3用の適切なサブグループ鍵を使用する。あるいは、グループリーダーI10は、新しいグループ鍵を変更されない各サブグループの1人のメンバーに配布してもよく、そのメンバーが、暗号化が可能になるように、サブグループ鍵を使用してサブグループの他のメンバーに新しいグループ鍵を伝達する。各ユーザに3つの鍵を与えることによって、グループメンバーが去った後に新しいグループ鍵を配布するプロセスを、新しいグループ鍵を各ユーザに別個に送信することよりも効率的に実現することができる。新しいグループ鍵およびサブグループ鍵が使用されるようになると、かつてのメンバーI1は安全なグループ通信およびサブグループ通信に参加できなくなる。グループ鍵再構成のより詳細な変形例は、より多くのユーザおよび/またはより多くの中間サブグループ層を伴う。このような変形例の場合、例えば、論理鍵階層を木構造のノードとして構成してもよい。E.プロトコルの性能評価および利点ユーザデバイス同士が安全な通信を行っている間通信信頼機関がオフラインになることが予期されるシナリオを考える。1000個のユーザデバイスがある場合N=1000、各ユーザデバイスiはN-1個の暗号鍵Ki,j、N-1個の鍵導出鍵Li,j、N-1個の対鍵Pi,j、およびN-1個の鍵認証値Ai,j、並びに鍵認可値Miおよび新しい認可値AKxiを格納する。鍵および認証値の各々の長さが256ビットである場合、メモリの総要件は4x9992x256=1023488ビット、またはおおよそ1Mビットである。N<1024であるので、所与のユーザデバイスj用の鍵または認証値は10ビットによって指定されてもよい。各ユーザがKi,jおよびLi,j用に通信信頼機関と一緒に生成する量子鍵材料の量は約500kビットである。秘密ビットレートが~1kbpsである10MHzクロックレートで動作するQKDシステムでは、鍵Ki,jおよび鍵Li,jを配送するのに各ユーザのQCが500秒かかる約8分。QKDの後の上述の安全なマルチパーティ通信は、安全なマルチパーティ通信のための従来のプロトコルと比べていくつかの改良点を有する。事前に用意された短期認証鍵AKiを使用し、QKDにおいて認証鍵AKiを更新することによって、敵対者が所与の認証鍵AKiを破る機会のウィンドウが小さくなる。公開鍵暗号化は必要とされない。その代わり、QKDでは、フォワードセキュリティを有する共有される乱数を生成することができる。特に、暗号鍵Ki,jおよび鍵導出鍵Li,jは、フォワードセキュリティを有し、通信信頼機関と共有される事前に用意された鍵からアルゴリズムに従って導き出されることはない。従って、QKDは、既存の手法がアーカイブアタックを受ける恐れなしに高いフォワードセキュリティによる保証を実現し、融通性に富んだ鍵の置換えを可能にする。QKDから得た鍵を格納し配送するフィルガンを使用することによって、直接的な量子リンクを有さないユーザもQCの利点フォワード秘匿性およびアーカイブアタックに対する抵抗を活用することができる。ランダムに生成され暗号鍵Ki,jによって暗号化される秘密のセッション鍵もフォワードセキュリティを有する。不正なユーザまたは信頼できないユーザまたは結託した複数のそのようなユーザが他のユーザ同士の通信を傍受することはできない。その代わり、他のユーザ同士の通信は、それらのユーザに特有の様々な暗号鍵および鍵導出鍵に依存する。通信信頼機関は、ユーザ同士の間の通信セッションの間オンラインであってよいが、オフラインであってもよい。概して、通信信頼機関は、対鍵Pi,jおよび鍵認証値Ai,jの関連する要素がユーザに配送された後オンラインである必要はない。対鍵Pi,jおよび鍵認証値Ai,jは、公衆網のような安全でないネットワークを介して配布されてもよい。暗号鍵Kj,iおよび鍵導出鍵Li,jの知識がなければ、暗号鍵Kj,iによって安全を確保された通信を解読するうえで対鍵Pi,jは無用である。QKDによる安全なマルチパーティ通信のためのプロトコルは、衛星を利用した通信信頼機関が地上のユーザ、水上のユーザ、および空上のユーザの組合せにおける大域的で安全な通信をサポートするシナリオを含む。これらのプロトコルは、通信信頼機関が光アクセスネットワーク、またはエンタープライズネットワークもしくはメトロエリアネットワークのようなトランスペアレント光ネットワーク内のQCノードであるシナリオで使用されてもよい。これらのプロトコルは、QCカードが通信信頼機関とのQKDによって鍵を取得するシナリオでは、アクセス制御、安全な電話、鍵配布、またはその他の目的のためのQCカードの使用をサポートする。安全なマルチパーティ通信のためのプロトコルは、ユーザの大規模なグループにおける安全なテレビ会議をサポートするようにグループ鍵によって拡張されてもよい。より一般的には、安全なマルチパーティ通信のためのプロトコルによって、グループ鍵によるユーザの一時的で安全なグループを作成することができる。F.QIPを使用した例示的なパスワードベースの認証上述のQKDプロトコルのいずれかを開始する前に、所与のユーザデバイスと通信信頼機関との間で量子識別プロトコルQIPを使用したパスワードベースの認証を実施してもよい。例えば、QIPを使用したパスワードベースの認証を使用して事前に用意された認証鍵を使用するのではなく初期認証鍵が生成され、上述のQKDプロトコルのいずれかを使用して、通信信頼機関とユーザデバイスとの間でQKDが実行され、安全なマルチパーティ通信または別の目的のための鍵が確立される。QIPを使用したパスワードベースの認証では、ユーザiのパスワードwiが通信信頼機関と共有される。様々なユーザがそれぞれの異なるパスワードを有する。通信信頼機関は、それぞれのユーザのそれぞれの異なるパスワードを、通信信頼機関を実現するシステム内のセキュアメモリに格納する。パスワードwiは、通信信頼機関とユーザiとの認証に使用されるが、パスワードwi自体は、たとえ暗号化形態である場合でも、ユーザiと通信信頼機関との間では伝達されない。そのため、QIPに従ってパスワードwiに関する情報は明らかにされず、セキュリティを損なわずにパスワードを何度でも使用することができる。パスワードwiの各構成部分は実装形態によって決まる。例えば、パスワードwiは、1従来のキーボード上の一連の8個から12個の英数字または特殊ASCII文字のようなユーザiによって入力され、ユーザが記憶するのが比較的容易である部分、2高エントロピーキーを形成する乱数ビットから成るより長い文字列のようなユーザデバイス上のセキュアメモリに格納される部分、および/または3ユーザiから供給される指紋スキャンデータのようなバイオメトリック証印のダイジェストを表す部分を含んでもよい。あるいは、パスワードwはその他の部分および/またはさらなる部分を有してもよい。ユーザiと通信信頼機関との認証の場合、パスワードwiは、ユーザが詐欺を行っていないことを通信信頼機関に納得させ、かつ正当なユーザが偽物の通信信頼機関によって量子鍵を確立するのを防止するためにQIP内で使用される。偽物の通信信頼機関が本物の通信信頼機関になりすますことができない場合、偽物の通信信頼機関が権限のあるユーザを納得させて偽物の通信信頼機関とのQKDを実行させることはできない。例えば、QIPの一部として、以下のことが行われる。ユーザiのユーザデバイスが、乱数ビットの文字列を生成し、ランダムに割り当てられた基底例えば、直線または対角に従って各ビットを量子状態として符号化し、そのような量子状態情報を量子チャネルを介して通信信頼機関に送信し、通信信頼機関が、量子状態情報を受信し、パスワードwiに応じた基底のパターンに従って例えば、パスワードwiの関数として選択された直線/対角測定基底のパターンを使用して量子状態を測定し、ユーザデバイスiが、共有される秘密ビットに適用すべき第1のハッシュ関数をQIPから選択し、かつユーザデバイスが、第1のハッシュ関数を示すデータを、ユーザデバイスが量子送信において使用した送信基底のパターンと一緒に従来のチャネルを介して通信信頼機関に送信し、ユーザデバイスiと通信信頼機関がそれぞれ、QIP用の共有される秘密ビットを送信基底が測定基底と一致したビットとして求めユーザデバイス自体が、パスワードwiから測定基底のパターンを求め、通信信頼機関が、パスワードwiに適用すべき第2のハッシュ関数を選択し、かつ通信信頼機関が、第2のハッシュ関数を示すデータを、パスワードwiの一部例えば、高エントロピー鍵に応じたメッセージ認証コードと一緒に従来のチャネルを介して送信し、ユーザデバイスiが、メッセージ認証コードと、ユーザデバイスiに格納されているパスワードwiの一部例えば、高エントロピー鍵とに基づいて通信信頼機関を認証し、ユーザデバイスiが、aユーザデバイスiの共有秘密ビットへの第1のハッシュ関数の適用、bパスワードwiへの第2のハッシュ関数の適用に基づいてチェック値を算出し、かつユーザデバイスがチェック値を従来のチャネルを介して通信信頼機関に送信し、通信信頼機関が、通信信頼機関自体のチェック値を算出し、ユーザデバイスiから受信されたチェック値と比較し、ユーザデバイスを認証する。QIPの変形例に関する詳細は、非特許文献5を参照されたい。QIPでは、ユーザデバイスiによって求められる秘密ビットの文字列は、通信信頼機関がパスワードwiを有しかつユーザデバイスがパスワードwiを有する場合にのみ、通信信頼機関によって求められる秘密ビットの文字列と一致する。通信信頼機関およびユーザデバイスがパスワードwiを有さない場合、通信信頼機関において求められる測定基底のパターンは、ユーザデバイスiにおいて求められる測定基底のパターンと一致しない。さらに、QIPでは、パスワードwiの詳細を漏洩せずに、ユーザの身元を検証し、かつ通信信頼機関が正当な通信信頼機関であることをユーザに納得させることができる。QIPの結果として得られる秘密の乱数ビットを使用して、通信信頼機関と一緒に量子鍵を確立する際にユーザを認証するのに使用すべき初期認証鍵AK0を生成してもよい。QIPの結果として得られた秘密ビットは、ユーザデバイスおよび通信信頼機関によって共有される。秘密ビットのいくつかもしくは全てを直接使用して鍵AK0を形成するか、または秘密ビットのいくつかもしくは全てをハッシングして鍵AK0を形成してもよい。ユーザデバイスと通信信頼機関は次いで、鍵AK0を使用して、上述のQKDプロトコルのうちの1つに従って、QKDを開始して安全なマルチパーティ通信または別の目的のための鍵を確立する。QKDにおいて確立される鍵のうちの1つを使用して、鍵AK0を更新するのではなく、パスワードwiの一部を更新してもよい例えば、ユーザデバイスおよび通信信頼機関におけるセキュアメモリ内の高エントロピー鍵を置き換える。あるいは、将来の認証のために単に同じパスワードwiを再使用してもよい。あるいは、QIPを使用したパスワードベースの認証自体を使用して、後で初期認証鍵AK0を使用して認証を行うのではなく通信信頼機関と所与のユーザとの間に信頼関係を確立する。QIPを使用したパスワードベースの認証は、ユーザデバイスが紛失した場合のセキュリティを確立する。ユーザが入力として供給するパスワードの部分がない場合またはユーザが入力として供給するバイオメトリック証印がない場合、権限のないユーザが、通信信頼機関を納得させてユーザ自身をユーザデバイスの権限のあるユーザとして認めさせることはできず、かつ権限のないユーザが、デバイスを使用して通信信頼機関とのQKDを実行することはできない。G.通信信頼機関の例示的な階層上述のQKDプロトコルでは、通信信頼機関は複数のユーザの各々とのQKDによって鍵を確立する。通信信頼機関は、通信信頼機関の階層の一部であってよく、その場合、通信信頼機関は1人または複数のユーザのネットワークと一緒に鍵を確立する。それぞれの異なる通信信頼機関に関連するユーザは、階層内の中間通信信頼機関によって共有秘密鍵を確立することができる。例えば、階層は2つの子通信信頼機関と、中間通信信頼機関として働く親通信信頼機関とを含む。第1の子通信信頼機関は、第1のサブネットワーク内の1人または複数のユーザに関連付けられる。特に、第1の子通信信頼機関は、第1のサブネットワーク内の第1のユーザとの信頼関係の下でのQKDによって鍵を配送する。第2の子通信信頼機関は、第2のサブネットワーク内の1人または複数のユーザに関連付けられる。特に、第2の子通信信頼機関は、第2のサブネットワーク内の第2のユーザとの信頼関係の下でのQKDによって鍵を配送する。第1の子通信信頼機関は、親通信信頼機関とのQKDを実行するようにも動作可能である。第2の子通信信頼機関は、親通信信頼機関とのQKDを実行するように動作可能である。第1の子通信信頼機関は、親通信信頼機関とのQKDの結果として得られた鍵を取り込み、かつ第1の子通信信頼機関は、親通信信頼機関とのQKDから得られた鍵のうちの1つおよび第1のユーザとのQKDから得られた鍵のうちの1つを使用して第1のユーザと第2のユーザとの間の安全な通信を促進する。例えば、第1の子通信信頼機関は、親通信信頼機関から暗号化されたセッション鍵を受信し、親通信信頼機関とのQKDから得られた第1の子通信信頼機関の鍵のうちの1つを使用して、暗号化されたセッション鍵を解読する。第1の子通信信頼機関は、第1のユーザとのQKDから得られた第1の子通信信頼機関の鍵のうちの1つを使用して、セッション鍵を再暗号化し、再暗号化されたセッション鍵を第1のユーザデバイスに配送する。同様に、第2の子通信信頼機関は、親通信信頼機関から暗号化されたセッション鍵を受信し、親通信信頼機関とのQKDから得られた第2の子通信信頼機関の鍵のうちの1つを使用して、暗号化されたセッション鍵を解読し、第2のユーザとのQKDから得られた第2の子通信信頼機関の鍵のうちの1つを使用して、セッション鍵を再暗号化し、再暗号化されたセッション鍵を第2のユーザデバイスに配送する。第1のユーザデバイスおよび第2のユーザデバイスの各々は、その通信信頼機関とのQKDから得られた鍵を使用して、暗号化されたセッション鍵を解読し、次いで安全な通信または別の目的のためにセッション鍵を使用する。より一般的には、親通信信頼機関は、上述のグループ鍵手順のいずれかに従って、グループリーダーとして働くことができ、各子通信信頼機関はサブグループリーダーとして働く。この構成では、それぞれの通信信頼機関は、単なる別個の論理ノードではなく、他のノードおよびユーザデバイスとのQKDを実行する別個の物理ノードである。あるいは、子通信信頼機関は、QKDによって確立された鍵を使用してセッション鍵を共有するのではなく、QKDによって確立された鍵と一緒に複合鍵を使用して、ユーザ同士の間の安全な通信を促進する。例えば、第1の子通信信頼機関は、親通信信頼機関から配送された通信信頼機関間複合鍵を取り込む。対鍵としての通信信頼機関間複合鍵は、第1の子通信信頼機関と親通信信頼機関との間のQKDから得られた鍵のうちの1つに基づく鍵であり、かつ第2の子通信信頼機関と親通信信頼機関との間のQKDから得られた鍵のうちの1つに基づく鍵でもある。第1の子通信信頼機関は、対鍵としての通信信頼機関間複合鍵および親通信信頼機関とのQKDから得られた第1の子通信信頼機関の鍵を使用して、第2の子通信信頼機関用の鍵を導き出す。第1の子通信信頼機関は次いで、第2の子通信信頼機関と通信してユーザ間複合鍵を求める。対鍵としてのユーザ間複合鍵は、第1のユーザとのQKDから得られた鍵のうちの1つに基づく鍵であり、かつ第2のユーザと第2の子通信信頼機関との間のQKDから得られた第2のユーザ用の鍵のうちの1つに基づく鍵でもある。第1の子通信信頼機関は、ユーザ間複合鍵を第1のユーザデバイスに配送できるようにし、第1のユーザデバイスは、ユーザ間複合鍵および第1の子通信信頼機関とのQKDから得られた第1のユーザデバイスの鍵を使用して第2のユーザデバイス用の鍵を求めてもよい。前述の例では、1つの親通信信頼機関は、ある階層における2つの子通信信頼機関間の中間通信信頼機関である。あるいは、階層は、通信信頼機関の所与のレベルおよび/または複数のレベルにおけるより多くの通信信頼機関を含む。H.例示的な分散型通信信頼機関機能コンピューティングシステムは通信信頼機関の役割を実施し、かつコンピューティングシステムは、単一の物理位置に配置されてもよく、または複数の物理位置に分散されてもよい。上述のQKDプロトコルは、通信信頼機関の機能が複数の物理ノード間に分散される構成において実施されてもよい。通信信頼機関機能を複数の物理ノード間に分散させることは、任意の所与の1つのノードに故障または障害が生じるのを防ぐのを助けることができる。通信信頼機関の機能が単一の物理ノードに関連する機能である場合、この単一のノードは、故障または障害が生じる可能性がある単一の点を構成する。この危険性を軽減するには、量子秘密分散を使用して通信信頼機関の機能を2つ以上の物理ノードに分散させてもよい。ユーザデバイスは、ユーザデバイスと通信信頼機関の単一の物理ノードとの間のQKDの代わりに、通信信頼機関を構成する複数の物理ノードでの量子秘密分散を実行する。例えば、第1のユーザデバイスは、量子秘密分散を使用して第1のユーザと通信信頼機関の複数の物理ノードとの第1のQKDを容易にし、第2のユーザデバイスは、量子秘密分散を使用して第2のユーザと通信信頼機関の複数の物理ノードとの第2のQKDを容易にする。量子秘密分散の変形例に関する詳細は、例えば非特許文献6を参照されたい。このように、通信信頼機関の任意の単一の物理ノードが失われるかまたは障害を受けても、ユーザ同士の鍵確立が妨げられることも障害を受けることもない。開示された発明の原則を適用してもよい考えられる多数の実施形態を考慮して、例示された実施形態が本発明の好ましい例に過ぎず、本発明の範囲を限定するものとみなしてはならないことを認識されたい。むしろ、本発明の範囲は特許請求の範囲によって定められる。従って、特許請求の範囲およびその趣旨内の全てのものを本発明として請求する。"