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超多値変調を用いた物理暗号によるセキュア光無線通信の研究

研究課題

研究課題/領域番号 19K04397
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分21020:通信工学関連
研究機関玉川大学

研究代表者

二見 史生  玉川大学, 量子情報科学研究所, 教授 (20417695)

研究分担者 谷澤 健  玉川大学, 量子情報科学研究所, 准教授 (10709489)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワードセキュア通信 / 光無線通信 / 物理暗号 / 光無線 / 超多値変調
研究開始時の研究の概要

様々な個人情報や秘密情報が通信される今日のネットでは、高い安全性が求められている。ネットを構成する通信方式は、光ファイバ通信や電波無線通信などあり、全ての通信方式でセキュリティが重要になる。通信方式の一つに、電波の代わりに赤外線を空間伝搬させ通信する光無線通信がある。本研究では、この光無線通信の安全性を向上する暗号通信の研究を実施する。

研究成果の概要

本研究では、高い安全性、低遅延性やプロトコル無依存動作を特徴とする光無線通信の実現を目的に、物理暗号を用いたセキュア光無線通信方式を新たに提案し、その特性評価に取り組んだ。物理暗号に雑音を利用し、通信データの高い安全性と低遅延性を実現でき、同時に、光のまま空間と光ファイバを相互変換することにより通信データのプロトコル無依存性を達成した。更に、本方式の暗号鍵更新への応用も実証し、当初計画を越える成果が得られた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、物理現象を用いた物理暗号を利用して光無線通信の安全性を高めるセキュア光無線通信方式を提案し、実証した。本方式は、空間通信の安全性を高められる上に、通信で生じる遅延時間が小さく、様々な変調方式の信号を扱うことができる特長があり、将来的には安全な通信手段としての日常的な利用が期待される。物理暗号を空間通信に応用する研究は、比較的新しい研究領域であり、新領域の研究分野の開拓やその発展に貢献するものと考えられる。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Y-00 Quantum-Noise Randomized Stream Cipher using Intensity Modulation Signals for Physical Layer Security of Optical Communications2020

    • 著者名/発表者名
      Futami Fumio, Tanizawa Ken, and Kato Kentaro
    • 雑誌名

      IEEE Journal of Lightwave Technology

      巻: 38 号: 10 ページ: 2774-2781

    • DOI

      10.1109/jlt.2020.2985709

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 量子技術を用いた暗号通信の最近の進展2019

    • 著者名/発表者名
      二見史生
    • 雑誌名

      O plus E

      巻: 42 ページ: 57-63

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Y-00光通信量子暗号トランシーバとその応用 ~暗号鍵の更新~2022

    • 著者名/発表者名
      二見史生
    • 学会等名
      第20回量子情報ミニワークショップ
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Key Update using Y-00 Quantum Noise Stream Cipher with 20-bit Intensity Levels in a 1,000-km Optical Fiber Link2021

    • 著者名/発表者名
      Fumio Futami, and Ken Tanizawa
    • 学会等名
      Conference on Lasers and Electro‐Optics (CLEO 2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Y-00光通信量子暗号によるセキュア光データ通信2021

    • 著者名/発表者名
      二見史生, 谷澤 健
    • 学会等名
      電子情報通信学会 2021年ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Y-00光通信量子暗号をもちいた高セキュリティ光データ通信2021

    • 著者名/発表者名
      二見史生, 谷澤 健
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第42回年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Y-00光通信量子暗号トランシーバとその応用 ~光空間通信応用と鍵更新~2021

    • 著者名/発表者名
      二見史生
    • 学会等名
      第19回量子情報ミニワークショップ
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Secure Free-Space Optical Transmission of Y-00 Quantum Stream Cipher with 4096-Level Intensity Modulated Signals2020

    • 著者名/発表者名
      Fumio Futami, Ken Tanizawa, Abdelmoula Bekkali, and Hideo Fujita
    • 学会等名
      14th Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 強度変調型Y-00光通信量子暗号を用いたセキュア空間光通信2020

    • 著者名/発表者名
      二見史生, 谷澤 健, ベッカリアブデルモウラ, 藤田日出生
    • 学会等名
      電子情報通信学会 2020年ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Y-00光通信量子暗号トランシーバとその応用 ~1,000km伝送と光空間通信~2020

    • 著者名/発表者名
      二見史生
    • 学会等名
      第18回 量子情報ミニワークショップ
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Y-00 quantum stream cipher for physical layer security of optical communications2019

    • 著者名/発表者名
      Fumio Futami, Ken Tanizawa, and Kentaro Kato
    • 学会等名
      45th European Conference on Optical Communications (ECOC 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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