|
本研究は、複数の受信者がファイバーで接続された多端子通信路（ブロードキャスト通信路）において、送受信者全員が協力して秘密鍵蒸留を行う新しい量子鍵配送（QKD）プロトコルの実証と、より一般的なネットワーク量子通信路における量子暗号・量子通信へと拡張する理論研究を目的としている。原理実証実験は、複数の受信者を実験的に実現するために、2台の受信装置の構築を進めた。昨年度までに、実際に離れた遠隔地における実証に対応できるように、制御用PC及び光学系を2台構築した。しかし、2ヶ所の測定を同期して実行するためには、2台の受信装置を高度に安定化する必要があり、今年度はコロナ禍で実験の進行が遅れたこともあり、ホモダイン検出器のみを2台用いる実験系に切り替えて研究を進めた。新しい実験系では、光学系と制御PCを共有することにより、実証に必要なデータをより安定して取得できるだけでなく、２つのホモダイン検出器の手前に90度光ハイブリッドを設置することにより、互いに位相が直交する２つの直交振幅を安定に測定することができる。この新しい実験系の構築し、多端子通信路と実質的に同じ構成でデータを取得、更に、信号光にCV-QKDと同じ４値の位相変調を行い、量子揺らぎの評価を行った。
理論研究においては、CV-QKDからの発展として、連続量量子状態を用いた新しい量子セキュリティプロトコルへの応用の可能性として、量子フィンガープリントの検討を行った。量子フィンガープリントでは、2つの連続量量子状態の同一性を高精度で比較する量子測定が必要となる。その基礎理論として、このような量子測定をガウス操作のみで構成した場合の理論限界と、それを超える量子受信機の具体的な設計を明らかにし、その有用性を数値的に示した。本成果はまだ量子測定の基礎に関するものであるが、今後の新しいネットワーク量子通信プロトコルへの展開が期待される。
|
