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乱数列生成装置、量子暗号送信機及び量子暗号通信システム

国内特許コード P190015811
整理番号 (S2016-0356-N0)
掲載日 2019年1月24日
出願番号 特願2017-565666
出願日 平成29年2月3日(2017.2.3)
国際出願番号 JP2017004081
国際公開番号 WO2017135444
国際出願日 平成29年2月3日(2017.2.3)
国際公開日 平成29年8月10日(2017.8.10)
優先権データ
  • 特願2016-019552 (2016.2.4) JP
発明者
  • 富田 章久
  • 中田 賢佑
出願人
  • 国立大学法人北海道大学
発明の名称 乱数列生成装置、量子暗号送信機及び量子暗号通信システム
発明の概要 乱数列生成装置1は、パルス毎の位相が乱雑なパルスレーザ光を繰り返し生成する半導体レーザ装置11と、互いに異なる伝送路長を有する第1伝送路22及び第2伝送路23と、入力端20側に接続され、パルスレーザ光が入力される第1ポート24と、出力端21側に接続され、何れかの伝送路を経由したパルスレーザ光を出力する第2ポート25と、入力端20側に接続された第3ポート26と、を有する干渉計12と、第2ポート25に接続され、パルスレーザ光を反射するファラディミラー50と、第3ポート26に接続され、ファラディミラー50によって反射され、何れかの伝送路を経由したパルスレーザ光の干渉光に応じて電気信号を出力するフォトダイオード51と、電気信号の信号強度と閾値との大小関係に基づき乱数列を生成するAD変換部53と、を備える。
従来技術、競合技術の概要


従来、情報理論的に安全に情報を伝送するための量子暗号通信システムが知られている。量子暗号通信システムにおいて、情報の送信者は、受信者に対して、光子による量子鍵配送(QKD: Quantum Key Distribution)によって暗号鍵を伝送する。これにより、送信者及び受信者は、暗号鍵に関する情報を第三者によって取得(盗聴)されずに共有することができる。送信者は、受信者に伝送すべき情報を暗号鍵を用いて暗号化する。そして、送信者は、暗号化された情報を任意の通信手段によって受信者に伝送する。受信者は、暗号化された情報を暗号鍵を用いて復号する。



暗号鍵は、乱数列に基づいて取得される。このような乱数列として、情報理論的に予測不可能な物理乱数を用いる必要があり、アルゴリズムに基づいて生成される疑似乱数を用いることはできない。また、情報通信の高速化に対応するため、乱数列には、例えば数Gb/s以上の生成速度が要求される場合がある。



量子鍵配送では、第三者が光子から暗号鍵に関する情報を盗聴すると、不確定性原理によって光子の量子状態が変化し、盗聴の痕跡が残る。このため、送信者及び受信者は、盗聴を確実に検知することができる。このような量子鍵配送を実行することができる量子暗号通信システムとして、例えば特許文献1には、半導体レーザ装置と、干渉計と、乱数源と、を備える量子暗号送信機を有するシステムが記載されている。

産業上の利用分野


本発明の一形態は、乱数列生成装置、量子暗号送信機及び量子暗号通信システムに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
パルス発振して、パルス毎の位相が乱雑なパルスレーザ光を繰り返し生成する半導体レーザ装置と、
互いに異なる伝送路長を有する第1伝送路及び第2伝送路と、前記第1伝送路及び前記第2伝送路の入力端側に接続され、前記パルスレーザ光が入力される第1ポートと、前記第1伝送路及び前記第2伝送路の出力端側に接続され、前記第1ポートに入力されて前記第1伝送路又は前記第2伝送路を経由した前記パルスレーザ光のそれぞれを出力する第2ポートと、前記入力端側に接続された第3ポートと、を有する干渉計と、
前記第2ポートに接続され、前記第2ポートから出力される前記パルスレーザ光を反射して前記第2ポートに再び入力する光反射部と、
前記第3ポートに接続され、前記光反射部により前記第2ポートに入力されて前記第1伝送路又は前記第2伝送路を経由した前記パルスレーザ光の干渉光が入力されると共に、前記干渉光が入力されたことに応じて電気信号を出力するフォトダイオードと、
前記電気信号の信号強度と予め設定された閾値との大小関係に基づいて乱数列を生成するAD変換部と、を備える、乱数列生成装置。

【請求項2】
前記AD変換部において生成された前記乱数列を記憶する乱数列記憶部を更に備える、請求項1記載の乱数列生成装置。

【請求項3】
前記AD変換部において生成された前記乱数列に対して乱数性の検証を実行し、前記検証に適合した前記乱数列を前記乱数列記憶部に出力する乱数性検定部を更に備える、請求項2記載の乱数列生成装置。

【請求項4】
請求項2又は3記載の乱数列生成装置を備える量子暗号送信機であって、
前記干渉計は、前記出力端側に接続され、前記第1ポートに入力されて前記第1伝送路又は前記第2伝送路を経由した前記パルスレーザ光のそれぞれを出力する第4ポートを更に有し、
前記第4ポートから出力される前記パルスレーザ光の光強度及び位相を前記乱数列記憶部に記憶された前記乱数列に基づいて変調する変調部を備える、量子暗号送信機。

【請求項5】
請求項4記載の量子暗号送信機を備える量子暗号通信システムであって、
前記変調部によって光強度及び位相を変調された前記パルスレーザ光を前記量子暗号送信機との間で量子通信する量子暗号受信機を備える、量子暗号通信システム。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2017565666thum.jpg
出願権利状態 公開
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