2021 年度研究成果報告書

装置不完全性を考慮した量子鍵配送理論

研究課題

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研究課題/領域番号	18K13469
研究種目	若手研究
配分区分	基金
審査区分	小区分13010:数理物理および物性基礎関連
研究機関	東京大学
研究代表者	佐々木寿彦東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (80734350)
研究期間 (年度)	2018-04-01 – 2022-03-31
キーワード	量子情報理論 / 量子鍵配送
研究成果の概要	本研究課題では、なるべく性能を犠牲にせずに量子鍵配送の装置モデルをより現実に即するよう拡張し、実験によって確認できるデータを用いて安全性を保証することを目的として研究した。量子鍵配送の装置モデルを拡張する研究は様々あるが、多くのものは解析が簡単になる実験時間が無限の場合の漸近的性能を扱っている。この課題では、実験時間が有限の場合の解析を行ったのが特徴的である。扱った題材は、光源の厳密な検定方法、装置簡略化の悪影響の回避方法、光子検出器より安価な光検出器を使って量子鍵配送を行う方法、様々な装置不完全性に自動的に対応できる数値手法の開発である。
自由記述の分野	量子鍵配送
研究成果の学術的意義や社会的意義	量子鍵配送は遠隔2者間で安全な乱数列を共有する手法であり、これを用いることで長期的に安全な秘密通信が可能になる。この手法は実際に製品にもなり、社会に導入されようとしている。実際の装置の安全性を示すためには、理想化された状況だけでなく、現実に即したモデルを考える必要があるが。本研究課題では、現実的な制約のもとで安全性を示すための新たな手法を開発することで、理論と現実のギャップを縮め、量子鍵配送を安価に実現することに貢献した。