Secret key distribution over a long distance on a quantum network

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16K00014
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Theory of informatics
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: Owari Masaki 静岡大学, 情報学部, 准教授 (80723444)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 林 正人 名古屋大学, 多元数理科学研究科, 教授 (40342836)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 量子情報 / 量子ネットワーク / ネットワーク符号 / 量子鍵配送 / 量子通信 / 安全性評価

Outline of Final Research Achievements

Here, we studied a secret communication on a quantum network. We especially focused on using network coding for improving security on quantum networks in order to complement a quantum key distribution (QKD) among nodes. As a result, we derive a sufficient condition for a quantum multiple-unicast network code to have a secrecy for Eve’s attack on a set of edges. Further, we develop a method for improving a security for Byzantine attacks on a relay scheme of keys generated by QKD by using classical network coding.

Free Research Field

量子情報

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

従来技術である量子鍵配送プロトコル(QKD)は、非常に強い安全性を保障するが、送受信者間で何度の通信を行う必要があるなど、コストの非常に高いプロトコルである。一方で、本研究で開発した手法を用いるとは、QKDよりも低いコストで、QKDよりも弱い安全性を得ることができる。また、本研究で開発した手法は、非物理層に属するプロトコルであるため、物理層のプロトコルであるQKDと同時に用いることで共存可能であるという特徴も持つ。このように、本研究結果は、従来手法であるQKDを補完する手法として、将来の量子ネットワークの安全性に寄与すると考えられる。