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2009 年度 実績報告書

実現に向けた量子鍵配送方式の提案、及びその安全性証明

研究課題

研究課題/領域番号 09J00278
研究機関大阪大学

研究代表者

足立 頼俊  大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 特別研究員(DC2)

キーワード量子鍵配送 / 単一光子源 / 光子統計
研究概要

量子鍵配送とは無条件に安全な秘密鍵を遠く離れた送信者と受信者の間で共有する技術であり、最初に提案された量子鍵配送方式はBB84と呼ばれている。BB84方式は現在までに理論的、あるいは実験的な観点から盛んに研究がなされているが、未だ実現には至っていない。実現のためには現実的な装置の使用が不可欠であるが、それらは理想的な装置とは違い様々なエラーを含んでいる。最も大きな問題の1つに、現実的な光源から放出される多光子の存在がある。多光子放出の事象において、盗聴者は「光子分岐盗聴」と呼ばれる攻撃を用いて、当事者に気付かれることなく情報を完全に取得できるため、安全性を保つためには多光子放出の事象を極限に少なくする必要がある。近年の研究で、デコイ状態を利用すればその必要性を緩和できることが分かっているが、デコイ法を一般的な単一光子源に利用する方法は不明だった。
私は送信者側にビームスプリッターを挿入し、反射された一部分の信号を光子検出器で測定することでデコイ法を利用できる方法を提案し、その安全性を解析した。提案した方法では、光源の多光子部分の光子数分布がサブポアッソンの傾向を持つことを把握できれば、理想的な単一光子源と同程度の距離まで鍵配送ができる。よって量子ドットやイオントラップなど、様々な物理系を利用した単一光子源にも適用できる。また、多光子放出確率よりも、その分布の仕方が鍵配送の効率に密接に関係していることを示している。一方で、全ての多光子部分でサブポアッソンの傾向を持つことを把握することは難しいが、数値計算の結果、数個程度までの把握で十分なことが分かった。このことは、現在世界中で開発中の単一光子源でも理想的な光源と同程度の距離を達成できる可能性を示唆している。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2009 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Boosting up quantum key distribution by learning statistics of practical single-photon sources2009

    • 著者名/発表者名
      Yoritoshi Adachi, Takashi Yamamoto, Masato Koashi, Nobuyuki Imoto
    • 雑誌名

      New Journal of Physics 11

      ページ: 1367-2630

    • 査読あり
  • [学会発表] Boosting up quantum key distribution by learning statistics of practical single photon sources2009

    • 著者名/発表者名
      Yoritoshi Adachi, Takashi Yamamoto, Masato Koashi, Nobuyuki Imoto
    • 学会等名
      QIT21 The 21st Quantum Information Technology Symposium
    • 発表場所
      The University of Electro-Communications(東京)
    • 年月日
      2009-11-05
  • [学会発表] Analysis of entanglement-based quantum key distribution via passive basis selection2009

    • 著者名/発表者名
      Yoritoshi Adachi, Yuya Kobayashi, Koji Azuma, Takashi Yamamoto, Masato Koashi, Nobuyuki Imoto
    • 学会等名
      日本物理学会2009年秋季大会
    • 発表場所
      熊本大学
    • 年月日
      2009-09-27
  • [学会発表] Passive-decoy-state quantum cryptography with partly characterized sources2009

    • 著者名/発表者名
      Yoritoshi Adachi, Takashi Yamamoto, Masato Koashi, Nobuyuki Imoto
    • 学会等名
      QIPC2009 International Conference on Quantum Information Processing and Communication
    • 発表場所
      Rome, Italy
    • 年月日
      2009-09-21
  • [学会発表] Improving quantum key distribution by learning statistics of practical single photon sources2009

    • 著者名/発表者名
      Yoritoshi Adachi, Takashi Yamamoto, Masato Koashi, Nobuyuki Imoto
    • 学会等名
      Symposium on Atomic, Molecular, and Optical Sciences
    • 発表場所
      大阪大学 Σホール
    • 年月日
      2009-06-12
  • [備考]

    • URL

      http://www.qi.mp.es.osaka-u.ac.jp/index/member/adachi-e/adachi-e.html

URL: 

公開日: 2011-06-16   更新日: 2016-04-21  

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