特表 2024-500572 光ファイバネットワークでの量子鍵配送のためのネットワークノード、送信器及び受信器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-01-09

(54)【発明の名称】光ファイバネットワークでの量子鍵配送のためのネットワークノード、送信器及び受信器

(51)【国際特許分類】

   H04B 10/70 20130101AFI20231226BHJP

   H04B 10/25 20130101ALI20231226BHJP

   H04B 10/60 20130101ALI20231226BHJP

   H04B 10/50 20130101ALI20231226BHJP

【ＦＩ】

H04B10/70

H04B10/25

H04B10/60

H04B10/50

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023561422

(86)(22)【出願日】2021-01-19

(85)【翻訳文提出日】2023-08-18

(86)【国際出願番号】 EP2021051021

(87)【国際公開番号】W WO2022135746

(87)【国際公開日】2022-06-30

(31)【優先権主張番号】20383141.7

(32)【優先日】2020-12-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】522296550

【氏名又は名称】ファンデシオ インスティテュート デ サイエンシス フォトニクス

(71)【出願人】

【識別番号】509135441

【氏名又は名称】インスティテューシオ カタラーナ デ レサーカ イ エストゥーディス アバンキャッツ

(74)【代理人】

【識別番号】110001416

【氏名又は名称】弁理士法人信栄事務所

(72)【発明者】

【氏名】プルネリ，バレリオ

(72)【発明者】

【氏名】エチェバリ，セバスチャン

(72)【発明者】

【氏名】ロペス グランデ，イグナシオ

【テーマコード（参考）】

5K102

【Ｆターム（参考）】

5K102AA34

5K102AB11

5K102AD00

5K102AD01

5K102AD15

5K102AH02

5K102AH26

5K102AH27

5K102PA12

5K102PB01

5K102PD01

5K102PH01

5K102PH22

5K102PH42

5K102PH49

5K102RD28

(57)【要約】

本発明は、光ファイバネットワークで動作するように構成されたネットワークノードに関する。ネットワークノードは、ＣＶ‐ＱＫＤモード及び／又はＤＶ‐ＱＫＤモードに従って光ファイバネットワークの少なくとも一つの他のネットワークノードの別のＱＫＤ通信ユニットとの通信に適応しているＱＫＤ通信ユニットを具備する。本発明は、ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードの少なくとも一方で動作するようにＱＫＤ通信ユニットを制御するように構成された制御ユニット５も開示している。制御ユニットは、ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードとの間でＱＫＤ通信ユニットの動作を切り替えるように構成されている。
【代表図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光ファイバネットワークで動作するように構成されたネットワークノードであって、
連続変数（ＣＶ）ＱＫＤモード及び／又は離散変数（ＤＶ）ＱＫＤモードに従って、前記光ファイバネットワークの少なくとも一つの他のネットワークノードの別のＱＫＤ通信ユニット（ＱＣＤ２‐ＱＣＤ５）と通信するように構成された量子鍵配送通信ユニット（ＱＣＤ１）と、
前記ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードの少なくとも一方で動作するように前記ＱＫＤ通信ユニット（ＱＣＤ１）を制御するように構成された制御ユニットと、
を具備して、
前記制御ユニットは、前記ＣＶ‐ＱＫＤモードと前記ＤＶ‐ＱＫＤモードとの間で前記ＱＫＤ通信ユニット（ＱＣＤ１）の動作を切り替えるように構成されている、
ネットワークノード。

【請求項2】

前記ＱＫＤ通信ユニット（ＱＣＤ１）は、前記ＣＶ‐ＱＫＤモードと前記ＤＶ‐ＱＫＤモードの少なくとも一方で動作するように構成された少なくとも一つのＱＫＤ送信器（４００Ａ‐４００Ｇ）を具備する、請求項１に記載のネットワークノード。

【請求項3】

前記ＱＫＤ送信器（４００Ａ‐４００Ｇ）が前記ＣＶ‐ＱＫＤモードと前記ＤＶ‐ＱＫＤモードのいずれかで動作するように、前記制御ユニットは、前記ＱＫＤ通信ユニット（ＱＣＤ１）を第１の所定の電気信号で駆動するように構成されている、請求項２に記載のネットワークノード。

【請求項4】

前記ＱＫＤ送信器（４００Ａ‐４００Ｇ）は、
少なくとも一つの光源（４０１，４０１Ａ）により発出される光信号の振幅及び／又は位相を変調するように構成された変調器ユニット（４０３，ＡＭ１，ＡＭ２，ＰＭ１）と、
前記第１の所定の電気信号に従って前記変調器ユニット（４０３，ＡＭ１，ＡＭ２，ＰＭ１）を駆動するように構成された電子回路（４０２）と、
を具備する、請求項３に記載のネットワークノード。

【請求項5】

前記ＱＫＤ送信器（４００Ａ‐４０Ｇ）は、前記変調光信号を所定レベルまで減衰する、及び／又は、前記ＣＶ‐ＱＫＤモード又は前記ＤＶ‐ＱＫＤモードに必要とされる平均光子数を設定するように構成された減衰器（４０５）を具備し、前記電子回路（４０２）は、前記減衰器（４０５）を制御するように構成されている、請求項４に記載のネットワークノード。

【請求項6】

前記制御ユニットは、時間、周波数、空間、偏光の多重化、及びそれらの組み合わせのうちいずれか一つを使用することにより、前記ＱＫＤ送信器（４００Ａ‐４００Ｇ）を前記ＣＶ‐ＱＫＤモードと前記ＤＶ‐ＱＫＤモードとで同時に動作するように構成されている、請求項２乃至５のいずれか一項に記載のネットワークノード。

【請求項7】

前記ＱＫＤ送信器（４００Ａ‐４００Ｇ）は少なくとも一つのＣＶ‐ＱＫＤ送信器と少なくとも一つのＤＶ‐ＱＫＤ送信器とを包含し、前記少なくとも一つのＣＶ‐ＱＫＤ送信器と前記少なくとも一つのＤＶ‐ＱＫＤ送信器とが少なくとも一つの光電子コンポーネントを共有する、請求項２乃至６のいずれか一項に記載のネットワークノード。

【請求項8】

前記ＱＫＤ通信ユニット（ＱＣＤ１）は、前記ＣＶ‐ＱＫＤモードと前記ＤＶ‐ＱＫＤノードの少なくとも一方で動作するように構成された少なくとも一つのＱＫＤ受信器（５００Ａ‐７００Ｂ）を具備する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のネットワークノード。

【請求項9】

前記制御ユニットは、前記ＱＫＤ受信器（５００Ａ‐７００Ｂ）が前記ＣＶ‐ＱＫＤモードと前記ＤＶ‐ＱＫＤモードのいずれかで動作するように、前記ＱＫＤ通信ユニット（ＱＣＤ１）を第２の所定の電気信号で駆動するように構成されている、請求項８に記載のネットワークノード。

【請求項10】

前記ＱＫＤ受信器（５００Ａ‐７００Ｂ）は、
前記ＣＶ‐ＱＫＤモードと前記ＤＶ‐ＱＫＤモードのそれぞれでＣＶ‐ＱＫＤ及びＤＶ‐ＱＫＤ信号の検出を行うように構成された処理／検出ユニット（５０１，６０１）と、
前記第２の所定の電気信号に従って前記処理／検出ユニット（５０１，６０１）を駆動するように構成された電子回路（６０５）と、
を具備する、請求項９に記載のネットワークノード。

【請求項11】

前記制御ユニットは、時間、周波数、空間、偏光の多重化、及びそれらの組み合わせのいずれか一項を使用することにより前記ＣＶ‐ＱＫＤモードと前記ＤＶ‐ＱＫＤモードとで同時に前記ＱＫＤ受信器（５００Ａ‐７００Ｂ）を動作するように構成されている、請求項８乃至１０のいずれか一項に記載のネットワークノード。

【請求項12】

前記ＱＫＤ受信器（５００Ａ‐７００Ｂ）は少なくとも一つの前記ＣＶ‐ＱＫＤ受信器と少なくとも一つのＤＶ‐ＱＫＤ受信器とを組み合わせ、前記少なくとも一つのＣＶ‐ＱＫＤ受信器と前記少なくとも一つのＤＶ‐ＱＫＤ受信器とが少なくとも一つの光電子コンポーネントを共有する、請求項８乃至１１のいずれか一項に記載のネットワークノード。

【請求項13】

前記ＣＶ‐ＱＫＤモードが少なくとも一つのＣＶ‐ＱＫＤプロトコルに基づき、前記ＤＶ‐ＱＫＤモードが少なくとも一つのＤＶ‐ＱＫＤプロトコルに基づく、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のネットワークノード。

【請求項14】

前記少なくとも一つのＣＶ‐ＱＫＤプロトコルがＧＧ０２プロトコルと離散変調ＣＶ‐ＱＫＤプロトコルとから成り、前記少なくとも一つのＤＶ‐ＱＫＤプロトコルがＢＢ８４ ＤＶ‐ＱＫＤプロトコルとコヒーレント一方向ＤＶ‐ＱＫＤプロトコルと差動移相ＤＶ‐ＱＫＤプロトコルと三状態ＤＶ‐ＱＫＤプロトコルと六状態ＤＶ‐ＱＫＤプロトコルとデコイ状態ＤＶ‐ＱＫＤプロトコルとから成る、請求項１３に記載のネットワークノード。

【請求項15】

各々が請求項１乃至１４のいずれかに記載の一以上のネットワークノードを具備する光ファイバネットワーク。

【請求項16】

光ファイバネットワークで情報を送信するように構成されたＱＫＤ送信器であって、
少なくとも一つの光源（４０１，４０１Ａ）により発出される光信号の振幅及び／又は位相を変調するように構成された変調器ユニット（４０３，ＡＭ１，ＡＭ２，ＰＭ１）と、
前記ＱＫＤ送信器がＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードのいずれかで動作するように、前記変調器ユニット（４０３，ＡＭ１，ＡＭ２，ＰＭ１）を所定の電気信号に従って駆動するように構成された電子回路（４０２）と、
を具備するＱＫＤ送信器。

【請求項17】

前記変調光信号を所定レベルまで減衰させる、及び／又は、前記ＣＶ‐ＱＫＤモード又は前記ＤＶ‐ＱＫＤモードに必要とされる平均光子数を設定するように構成された減衰器（４０５）を更に具備し、前記電子回路（４０２）は、前記減衰器（４０５）を制御する構成するように構成されている、請求項１６に記載のＱＫＤ送信器。

【請求項18】

前記ＱＫＤ送信器は、時間、周波数、空間、偏光の多重化、及びそれらの組み合わせのいずれか一つを使用することにより前記ＣＶ‐ＱＫＤモードと前記ＤＶ‐ＱＫＤモードとで同時に動作するように構成されている、請求項１６又は１７に記載のＱＫＤ送信器。

【請求項19】

前記ＱＫＤ送信器が少なくとも一つのＣＶ‐ＱＫＤ送信器と少なくとも一つのＤＶ‐ＱＫＤ送信器とを組み合わせ、前記少なくとも一つのＣＶ‐ＱＫＤ送信器と前記少なくとも一つのＤＶ‐ＱＫＤ送信器とが少なくとも一つの光電子コンポーネントを共有する、請求項１６乃至１８のいずれか一項に記載のＱＫＤ送信器。

【請求項20】

ネットワークノードの前記ＱＫＤ送信器が、前記ＣＶ‐ＱＫＤモード及び／又は前記ＤＶ‐ＱＫＤモードに従って前記光ファイバネットワークの少なくとも一つの他のネットワークノードの対応するＱＫＤ受信器（５００Ａ‐７００Ｂ）と通信するのに適応している、請求項１６乃至１９のいずれか一項に記載のＱＫＤ送信器。

【請求項21】

前記ＣＶ‐ＱＫＤモードが少なくとも一つのＣＶ‐ＱＫＤプロトコルに基づき、前記ＤＶ‐ＱＫＤモードが少なくとも一つのＤＶ‐ＱＫＤプロトコルに基づく、請求項１６乃至２０のいずれか一項に記載のＱＫＤ送信器。

【請求項22】

前記少なくとも一つのＣＶ‐ＱＫＤプロトコルがＧＧ０２プロトコルと離散変調ＣＶ‐ＱＫＤプロトコルとから成り、前記少なくとも一つのＤＶ‐ＱＫＤプロトコルがＢＢ８４ ＤＶ‐ＱＫＤプロトコルとコヒーレント一方向ＤＶ‐ＱＫＤプロトコルと差動移相ＤＶ‐ＱＫＤプロトコルと三状態ＤＶ‐ＱＫＤプロトコルと六状態ＤＶ‐ＱＫＤプロトコルとデコイ状態ＤＶ‐ＱＫＤプロトコルとから成る、請求項２１に記載のＱＫＤ送信器。

【請求項23】

光ファイバネットワークで情報を受信するように構成されたＱＫＤ受信器であって、
ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードのそれぞれでＣＶ‐ＱＫＤ及びＤＶ‐ＱＫＤ信号の受信及び／又は検出を行うように構成された処理／検出ユニット（５０１，６０１）と、
前記ＱＫＤ受信器が前記ＣＶ‐ＱＫＤモードと前記ＤＶ‐ＱＫＤモードのいずれかで動作するように、所定の電気信号に従って前記処理／検出ユニット（５０１，６０１）を駆動するように構成された電子回路（６０５）と、
を具備するＱＫＤ受信器。

【請求項24】

前記ＱＫＤ受信器は、時間、周波数、空間、偏光の多重化、及びそれらの組み合わせのいずれか一つを使用することにより前記ＣＶ‐ＱＫＤモードと前記ＤＶ‐ＱＫＤモードとで同時に動作するように構成されている、請求項２３に記載のＱＫＤ受信器。

【請求項25】

前記ＱＫＤ受信器が少なくとも一つのＣＶ‐ＱＫＤ受信器と少なくとも一つのＤＶ‐ＱＫＤ受信器とを組み合わせ、前記少なくとも一つのＣＶ‐ＱＫＤ受信器と前記少なくとも一つのＤＶ‐ＱＫＤ受信器とが少なくとも一つの光電子コンポーネントを共有する、請求項２３又は２４に記載のＱＫＤ受信器。

【請求項26】

ネットワークノードの前記ＱＫＤ受信器が、前記ＣＶ‐ＱＫＤモード及び／又は前記ＤＶ‐ＱＫＤモードに従って前記光ファイバネットワークの少なくとも一つの他のネットワークノードの対応するＱＫＤ送信器と通信するのに適応している、請求項２３乃至２５のいずれか一項に記載のＱＫＤ受信器。

【請求項27】

前記ＣＶ‐ＱＫＤモードが少なくとも一つのＣＶ‐ＱＫＤプロトコルに基づき、前記ＤＶ‐ＱＫＤモードが少なくとも一つのＤＶ‐ＱＫＤプロトコルに基づく、請求項２３乃至２６のいずれか一項に記載のＱＫＤ受信器。

【請求項28】

前記少なくとも一つのＣＶ‐ＱＫＤプロトコルがＧＧ０２プロトコルと離散変調ＣＶ‐ＱＫＤプロトコルとから成り、前記少なくとも一つのＤＶ‐ＱＫＤプロトコルがＢＢ８４ ＤＶ‐ＱＫＤプロトコルとコヒーレント一方向ＤＶ‐ＱＫＤプロトコルと差動移相ＤＶ‐ＱＫＤプロトコルと三状態ＤＶ‐ＱＫＤプロトコルと六状態ＤＶ‐ＱＫＤプロトコルとデコイ状態ＤＶ‐ＱＫＤプロトコルとから成る、請求項２７に記載のＱＫＤ受信器。

【請求項29】

光ファイバネットワークでのネットワークノードの動作方法であって、前記ネットワークノードは、
連続変数（ＣＶ）ＱＫＤモード及び／又は離散変数（ＤＶ）ＱＫＤモードに従って前記光ファイバネットワークの少なくとも一つの他のネットワークノードの別のＱＫＤ通信ユニット（ＱＣＤ２‐ＱＣＤ５）と通信するように構成された量子鍵配送通信ユニット（ＱＣＤ１）と、
前記ＣＶ‐ＱＫＤモードと前記ＤＶ‐ＱＫＤモードの少なくとも一方で動作するように前記ＱＫＤ通信ユニット（ＱＣＤ１）を制御するように構成された制御ユニットと、
を具備し、
前記制御ユニットを使用して、前記ＣＶ‐ＱＫＤモードと前記ＤＶ‐ＱＫＤモードとの間で前記ＱＫＤ通信ユニット（ＱＣＤ１）の動作を切り替えるステップを包含する、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本イノベーションは、助成金契約第８２０４６６号に基づく欧州連合ホライズン２０２０研究イノベーションプログラムから、そして研究結果の活用及び譲渡（ＱｕａｎｔｕｍＣＡＴ ００１‐Ｐ‐００１６４４）を専門とする新興技術クラスタの為のＳｅｃｒｅｔａｒｉａ ｄ’Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔａｔｓ ｉ Ｒｅｃｅｒｃａ ｏｆ Ｄｅｐａｒｔａｍｅｎｔ ｄ’Ｅｍｐｒｅｓａ ｉ Ｃｏｎｅｉｘｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ Ｇｅｎｅｒａｌｉｔａｔ ｄｅ Ｃａｔａｌｕｎｙａの支援を受けてＰｒｏｇｒａｍａ ｏｐｅｒａｔｉｕ ＦＥＤＥＲ ｄｅ Ｃａｔａｌｕｎｙａ ２０１４‐２０２０に割り当てられた欧州地域開発基金（ＥＲＤＦ）からの基金を受理したものである。

【0002】

本発明は、量子鍵配送（ＱＫＤ）のネットワークノードに関する。本発明はとりわけ、光ファイバネットワークで動作するように構成されたネットワークノードと、光ファイバネットワークと、光ファイバネットワークで情報を送信するように構成されたＱＫＤ送信器と、光ファイバネットワークで情報を受信するように構成されたＱＫＤ受信器とに関する。本発明は更に、このような光ファイバネットワークにおけるＤＶ‐ＱＫＤ及びＣＶ‐ＱＫＤ技術の組み合わせに関する。

【背景技術】

【0003】

量子通信ネットワークでは、光子を含む光パルスで一般的に構成される光の量子状態で情報を符号化することにより通信当事者の間で情報が共有される。量子状態／信号は、例えば、偏光、位相、エネルギー／時間、又は角運動量など光子の特性を使用することにより、一以上の情報ビットを搬送し得る。量子鍵配送（ＱＫＤ）は、通信チャネルを通して量子信号を配送することにより二人の当事者が暗号鍵を共有できるようにする技術である。

【0004】

ＱＫＤのセキュリティは、量子物理学の法則、すなわち、通信当事者がチャネルでの盗聴者の存在を検出することを可能にするハイゼンベルグの不確定性原理及び量子複製不可能定理に依存する。更に、量子力学の法則によれば、符号化基底について事前の知識を持たない盗聴者による量子状態の測定は量子状態に不可避の変化を引き起こす。そのため、盗聴者が量子信号の情報を取得しようと試みれば、通信当事者が検出し得るノイズ及び／又はエラーを効果的に導入することになる。

【0005】

いわゆる準備測定型ＱＫＤでは、送信者（アリス）が特定のプロトコルによる符号化情報を含む量子信号を準備し、光チャネルを通してこれらの信号を受信者（ボブ）へ送信する。ボブは、受信した量子信号に多様な測定を行い、アリスの準備選択と相関しているデータを取得する。そして古典的通信チャネルを使用して、秘密鍵を抽出するように相関データが後処理される。二つの主要なＱＫＤ実装例は、離散変数ＱＫＤ（ＤＶ‐ＱＫＤ）と連続変数ＱＫＤ（ＣＶ‐ＱＫＤ）である。

【0006】

ＤＶ‐ＱＫＤでは、量子信号は、偏光、離散時間モード、又は位相、その他など、光子の自由度に符号化された鍵を生成する情報を含む単一光子で構成される。

【0007】

ベネット(Bennet)及びブラサード(Brassard)により１９８４年に提案されたプロトコルＢＢ８４は、最初の、そして最も広く使用されているＤＶ‐ＱＫＤプロトコルである。通常はＺ基底及びＸ基底と称される二つの共役基底を完成させる四つの量子状態によるセットが使用される。各基底の状態はビット値０及び１を符号化したものである。プロトコルは、アリスが単一光子列を準備すると開始する。光子ごとに、アリスは四つの量子状態のうち一つをランダムに選択し、選択された自由度を変調することによりこれを光子に割り当てる。続いて、量子信号はボブへ送信され、ボブはＸ基底とＺ基底のいずれかの量子状態を測定するように自分の検出装置をランダムに構成する。

【0008】

ボブは、正しい基底（つまり受信した状態が属する基底）を選択する度に、アリスの選択と完全に相関しているビットを取得する。逆に、ボブが間違った基底を選択した時は、ビット間に相関は見られない。続いて、選別手順が行われ、当事者は選択された基底を公表して基底が適合していないデータを破棄する。そして、アリスとボブは、チャネルでの盗聴者（イヴ）の存在により追加されるノイズを有し得る相関データを共有する。存在し得る盗聴者を識別する為に、当事者は、後で除外される相関データ部分を明白にして信号のノイズを定量化する。残りのデータは、エラー訂正及びプライバシー増幅アルゴリズムによって秘密鍵を抽出するのに使用される。

【0009】

上述したように、ＤＶ‐ＱＫＤでは情報を符号化して送信するのに単一光子を使用する。単一光子はレーザパルスを減衰させることにより一般的に得られ、そのことは、パルス毎の光子数はポアソン分布によるので、セキュリティ問題を抱える。それゆえ、イヴは、一より多い光子を有するパルスから情報を取得（つまり光子数分割攻撃を利用）し得る。この攻撃に対する対抗策は、従来のＤＶ‐ＱＫＤ実装例の多くで使用されているデコイ状態法であり、そのことは、ポアソン分布が同じであるが平均光子数は異なる追加のデコイ信号を配送することにより一つの光子を含む受信量子状態の数を推定することで構成される。

【0010】

ファイバリンクでのＤＶ‐ＱＫＤの実装は、一般的にタイムビン自由度を使用することにより行われる。タイムビン状態は、「早期」ビン又は「後期」ビンとして知られる二つの可能な時間モードの一つに位置する光子により規定される。そして、早期ビン、後期ビン、あるいは相対位相をそれらの間に含む早期及び後期ビンの重複部に光子を置くことにより、量子状態が符号化される。重複状態は、＋及び－状態と称される。タイムビン状態は、低デコヒーレンスで長距離にわたって伝搬されるので、ファイバリンクに適している。ＢＢ８４プロトコルに加えて、タイムビン量子状態、例えばコヒーレント一方向及び差動移相を利用する他のＤＶ‐ＱＫＤプロトコルがある。

【0011】

ＣＶ‐ＱＫＤでは一般的に、光（弱い光パルス）のコヒーレント状態を量子信号として使用し、電磁場の共役直角位相で情報が符号化される。直角位相は、信号パルスの振幅及び位相にそれぞれ対応するものとして定義される。最も広く使用されているＣＶ‐ＱＫＤプロトコルは、２００２年にグルーシャム(Groosham)及びグレインジャー(Grainger)により提案されたＧＧ０２である。ＧＧ０２において、光信号の直角位相は、パルスの振幅及び位相を変調することにより得られるゼロ中心のガウスランダム分布に従ったものである。ＣＶ‐ＱＫＤでは、この信号はショットノイズ限定のコヒーレント検出によって測定される。これは、より高度で熱冷却される単一光子検出器が使用されるＤＶ‐ＱＫＤ技術と比較すると大きな相違である。コヒーレント検出では、受信した量子信号に干渉してこれを増幅し、その直角位相値を取得するローカル振動子（ＬＯ）と呼ばれる高強度の参照信号を採用する。コヒーレント検出であれば、ホモダイン又はヘテロダイン方式を使用し得る。ホモダイン検出で、ボブは９０°移相をローカル振動子に加えることによりＸ直交位相とＰ直交位相のいずれかを測定するようにランダムな選択を行なうのに対して、ヘテロダイン検出では、例として９０°光ハイブリッドを使用して当該信号を二つの部分に分割することにより、ボブは両方の直角位相を同時に測定する。

【0012】

ＣＶ‐ＱＫＤの初期の実証実験では、ローカル振動子と量子信号とが同じレーザから発生され、時分割多重化を使用することにより両方がボブへ送信された。こうして信号とローカル振動子との間に安定した位相関係が得られる。それにも関わらず、光チャネルでのローカル振動子の送信はセキュリティ問題を引き起こし、盗聴者が較正攻撃を行うことを可能にする。そのため、従来のＣＶ‐ＱＫＤ実装例の多くでは、追加レーザによりローカル振動子がボブのところで局所的に発生され、二つのレーザの間の位相関係を確立するとともに光ファイバでの位相ドリフトを補償するようにアリスからボブへ参照パルスが送られる。ＧＧ０２の他に、離散変調を伴う他のＣＶ‐ＱＫＤプロトコルの実証実験が行われ、そのことは、実装及びデータ後処理の単純化を可能にした。これらのプロトコルでは、ガウス変調直角位相に代わって、古典的通信で使用されるＱＰＳＫと同様に、情報を符号化するのに限定数の直角位相値が使用される。

【0013】

従来のＱＫＤ実装例は主として二点間リンクに対応している。しかしながら、ＱＫＤは光ネットワークにも統合され、ＤＶ‐ＱＫＤ及びＣＶ‐ＱＫＤ技術は、光ネットワークにＱＫＤを統合する時に活用され得る特定の利点を有する。例として、ＤＶ‐ＱＫＤはチャネル損失に対する耐性が高く、長距離リンクにより適している。他方で、ローカル振動子が自然周波数フィルタとして作用するので、ＣＶ‐ＱＫＤは高強度の古典的信号と共存し得る。それゆえ、ＣＶ‐ＱＫＤは、共伝搬する幾つかの古典的データチャネルをファイバリンクが有する時の選択肢であり得る。例として、ＣＶ‐ＱＫＤと高密度波長分割多重化（ＤＷＤＭ）データチャネルとの共存が、ＤＶ‐ＱＫＤと比較して高いデータレートで実証されている。秘密鍵レートに関して、ＣＶ‐ＱＫＤとＤＶ‐ＱＫＤとの比較は、採用される光学コンポーネントとクロックレートとに依存する。それにも関わらず、一より多い秘密ビットがシンボル毎に抽出されるので、ＣＶ‐ＱＫＤは短距離でより高い鍵レートを提供すると予想されるのに対して、距離が増加するにつれてＤＶ‐ＱＫＤがＣＶ‐ＱＫＤより高性能になるだろう。

【0014】

ＤＶ‐ＱＫＤ及びＣＶ‐ＱＫＤ技術の幾つかの実装例は、多様な構成で存在する。例えば、図１に概略図示されているように、ＱＫＤ送信器及び受信器が量子通信ネットワーク１０００に統合され、このようなネットワークのノードＮ１１０１‐１１０８は、ＤＶ‐ＱＫＤシステムであるＱＤＶ１‐ＱＤＶ７あるいはＣＶ‐ＱＫＤシステムであるＱＣＶ１‐ＱＣＶ５を備え得る。連続線又は破線で図１に示されているこのような従来のＱＫＤネットワークの独立リンクは、ＣＶ‐ＱＫＤ及びＤＶ‐ＱＫＤ技術のいずれかを使用する。しかしながら、既存のネットワーク及び／又はノード構成は、このリンクの特性に応じてＱＫＤ性能を最適化する高度な再構成可能性の欠如が悩みである。

【0015】

幾つかの既存のＱＫＤ送信器は、ＢＢ８４、コヒーレント一方向（ＣＯＷ）、及び差動移相（ＤＰＳ）など幾つかのＤＶ‐ＱＫＤプロトコルを実装する為のＤＶ‐ＱＫＤ方式において利用可能である。例えば、マッハ・ツェンダー干渉計と二重パルス発生段階とを非対称に使用するファイバベースのＱＫＤ送信器は、多様な位相と相対強度とを備えるコヒーレントパルスの発生が可能である。このような送信器は、タイムビン符号化を伴うＢＢ８４で動作し得、六状態ＢＢ８４など他のＤＶ‐ＱＫＤプロトコルにも使用され得る。別の例では、半導体レーザの直接位相変調に基づくＱＫＤ の変調器フリー送信器が実装される。しかしながら、その運用性は、ＢＢ８４、ＤＰＳ、及びＣＯＷなどのＤＶ‐ＱＫＤプロトコルに限定されていた。

【0016】

また、このような送信器はＤＶ‐ＱＫＤについてのみが最適化されている。量子状態は連続ランダム分布から変調される必要があって、位相復元を行うには、量子状態と比較して高い強度を持つ参照パルスが発生される必要があるので、ＣＶ‐ＱＫＤプロトコルを実装する為の位相及び振幅変調に関する要件は、より厳密である。この理由から、高い消光比と広範囲の振幅と位相レベル（例えば、１０ビット分解能の分布について１０２４の電圧レベル）とを備えるパルスを発生させる能力を有することが必要とされる。加えて、真のローカル振動子を含むＣＶ‐ＱＫＤは、周波数ロックされている二つの狭線幅（例えば２０ｋＨｚ）レーザを必要とし得る。レーザに対するこの制約は、ＣＶ‐ＱＫＤについての注入同期及び直接変調などの方式の使用を困難にし得る。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0017】

上記を考慮すると、本発明の目的は、上述した課題、短所、及び／又は問題のうち一以上に対応する改良型のネットワークノード及び／又は送信器／受信器構成を提供することである。言い換えると、ＤＶ‐ＱＫＤ及びＣＶ‐ＱＫＤシステムの間の相互運用性を保証し、ライン／ネットワークの特性に応じてＱＫＤ性能を最適化するのに改良型で再構成可能なＱＫＤネットワークが必要とされる。更に、光ファイバネットワークの送信器／受信器でＣＶ‐ＱＫＤ及びＤＶ‐ＱＫＤ能力を効果的に組み合わせて汎用性及び柔軟性を実現することにも利点が存在する。

【課題を解決するための手段】

【0018】

本明細書に開示される本発明の特定実施形態は、概して、光ファイバネットワークでＣＶ‐ＱＫＤ及びＤＶ‐ＱＫＤ技術を組み合わせることに関する。本発明は更に、例えば、光ファイバリンク／ネットワークの特性（例えば、鍵レート、通信距離、共伝搬の古典的チャネルの数／存在等）に応じて性能を最適化する為の動的再構成可能性とＣＶ‐ＱＫＤ及びＤＶ‐ＱＫＤモード間の切り替えとに関する。本発明は、ＣＶ‐ＱＫＤ及びＤＶ‐ＱＫＤの両技術を使用して通信を行いネットワークのＱＫＤ性能を最適化できる汎用性の送信器及び／又は受信器も開示する。

【0019】

本発明は、特定実施形態において、光ファイバネットワークで動作するように構成されたネットワークノードを設けることにより上述の目的に対応する。ネットワークノードは、連続変数（ＣＶ）ＱＫＤモード及び／又は離散変数（ＤＶ）ＱＫＤモードに従って光ファイバネットワークの少なくとも一つの他のネットワークノードの別のＱＫＤ通信ユニットと通信するように構成された量子鍵配送（ＱＫＤ）通信ユニットと、ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードの少なくとも一方で動作するようにＱＫＤ通信ユニットを制御するように構成された制御ユニットとを具備し、制御ユニットは、ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードとの間でＱＫＤ通信ユニットの動作を切り替えるように構成されている。

【0020】

この文脈において、用語「ネットワークノード」は、一以上のネットワーク経路で情報を受信、作成、記憶、又は送信できる接続ノードを指す。例えば、ネットワークノードは、情報を送信する為の終点ノード、あるいは再配送ノードであり得る。ネットワークノードは、他のネットワークノードへの／からの情報を認識、処理、及び転送／受信するソフトウェア及び／又はハードウェア能力を有し得る。用語「光ファイバネットワーク」は、光学／光信号、及び／又は、電気信号を介して一つの場所から別の場所へ情報を送信する為の一以上の光ファイバのネットワークとして理解され得る。用語「ＣＶ‐ＱＫＤモード」及び「ＤＶ‐ＱＫＤモード」は、「ＣＶ‐ＱＫＤ」技術／プロトコルと「ＤＶ‐ＱＫＤ」技術／プロトコルとをそれぞれ使用するモードとして理解され得る。

【0021】

この構成によれば、ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードとの少なくとも一方に従って光ファイバネットワークの少なくとも一つの他のネットワークの別のＱＫＤ通信ユニットと通信できるＱＫＤ通信ユニットをネットワークノードが備えているので、制御ユニットは、ＤＶ‐ＱＫＤからＣＶ‐ＱＫＤへ、あるいはその逆にＱＫＤ通信ユニットの動作を動的に切り替えることができる。このような動的再構成可能性により、例えば、鍵レート、通信距離、古典的な共伝搬チャネル等といった、ネットワークの特性、及び／又は、要求に応じて、ＱＫＤ性能を最適化することができる。例として、動的切り替えゆえに、ネットワークノードは、長距離リンク／ネットワークにおいて、その高い秘密鍵レートによりＤＶ‐ＱＫＤモードで動作するように構成され得るか、幾つかの古典的な共伝搬データチャネルを含む短距離リンク／ネットワークについてはＣＶ‐ＱＫＤモードに切り替えられ得る。こうして、ネットワーク構成の特性に応じて性能及び機能性が適応化される状況では、発明に関するネットワークノードによりネットワークを再構成するための頑強だが簡単な手法が得られる。

【0022】

発明の特定実施形態において、ＱＫＤ通信ユニットは、ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードの少なくとも一方で動作するように構成された少なくとも一つのＱＫＤ送信器を具備し得る。このＱＫＤ通信ユニットの構成を備えてＣＶ‐ＱＫＤとＤＶ‐ＱＫＤの両方のモードでの動作が可能な少なくとも一つのＱＫＤ送信器を設けることにより、ネットワークノードは、ネットワークのＱＫＤ性能を最適化するように汎用的な相互運用性及び再構成可能性を達成できる。

【0023】

発明の特定実施形態では、ＱＫＤ送信器がＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードのいずれかで動作するように、制御ユニットは、第１の所定の電気信号でＱＫＤ通信ユニットを駆動するように構成し得る。これにより、より簡単なハードウェア又はソフトウェア構成を介してＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードのいずれかを使用する選択が実行され得る。

【0024】

発明の特定実施形態において、ＱＫＤ送信器は、少なくとも一つの光源により発出される光信号の振幅及び／又は位相を変調するように構成された変調器ユニットを具備し、電気回路は、第１の所定の電気信号に従って変調器ユニットを駆動するように構成し得る。こうして、ＣＶ‐ＱＫＤとＤＶ‐ＱＫＤモードとの間での切り替え性を送信器が達成する為のより簡単だが汎用的な構成が得られる。

【0025】

変調後の光信号を所定レベルまで減衰させる、及び／又は、ＣＶ‐ＱＫＤモード又はＤＶ‐ＱＫＤモードに必要とされる平均光子数を設定するように構成された減衰器をＱＫＤ送信器が具備し、電子回路は、減衰器を制御するように構成されていると、有利である。一例において、減衰器は電気制御による可変光学減衰器であり、電子回路は更に、第１の所定の電気信号に従って減衰器を制御するように構成し得る。減衰器は変調器ユニットの前に、あるいは変調器ユニットの後に含まれ得るが、両方の事例で、ＣＶ‐ＱＫＤ又はＤＶ‐ＱＫＤ信号が送信チャネルへ送信される前に含まれる。

【0026】

発明の特定実施形態で、制御ユニットは、時間、周波数、空間、偏光の多重化、及びこれらの組み合わせのいずれか一つを使用することによりＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶＱＫＤモードとで同時にＱＫＤ送信器を動作するように構成し得る。このような多重化では、ＤＶ‐ＱＫＤ及びＣＶ‐ＱＫＤを同時に行うべく、ネットワークノード及び／又はネットワークが設けられ、それにより、汎用性を高めて自由度を追加し、ＱＫＤ性能を向上させ得る。例として、偏光スイッチを使用すること、あるいは少なくとも一つの光／レーザ源からの多様な波長を使用することにより、ＱＫＤ送信器はＣＶ‐ＱＫＤ及びＤＶ‐ＱＫＤ信号の多重化を可能にし得る。

【0027】

発明の特定実施形態において、ＱＫＤ送信器は少なくとも一つのＣＶ‐ＱＫＤ送信器と少なくとも一つのＤＶ‐ＱＫＤ送信器とを組み合わせ得、少なくとも一つのＣＶ‐ＱＫＤ送信器と少なくとも一つのＤＶ‐ＱＫＤ送信器とは少なくとも一つの光電子コンポーネントを共有し得る。ＱＫＤ送信器がＣＶ‐ＱＫＤ送信器とＤＶ‐ＱＫＤ送信器との少なくとも一つの光電子コンポーネントを共有するので、単一のＱＫＤ送信器は、ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードのいずれかで動作すべく切り替え得るように、ＤＶ‐ＱＫＤ及びＣＶ‐ＱＫＤ送信器を単一の要素に組み合わせ得、それにより、汎用性及び相互運用性を達成し得る。この構成はコンポーネントの数も削減するものである。

【0028】

ＱＫＤ通信ユニットは、ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードの少なくとも一方で動作するように構成された少なくとも一つのＱＫＤ受信器を具備し得る。ＣＶ‐ＱＫＤ及びＤＶ‐ＱＫＤモードの両方での動作が可能な少なくとも一つのＱＫＤ受信器を有することにより、ＱＫＤ通信ユニット、それによるネットワークノードは、ネットワークのＱＫＤ性能を最適化するように汎用的な相互運用性及び再構成可能性を達成できる。

【0029】

ＱＫＤ受信器がＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードのいずれかで動作するように、制御ユニットは、第２の所定の電気信号でＱＫＤ通信ユニットを駆動するように構成し得る。これにより、より簡単なハードウェア又はソフトウェア構成を介してＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードのいずれかを用いた選択が実施され得る。

【0030】

発明の特定実施形態において、ＱＫＤ受信器は、ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードのそれぞれでＣＶ‐ＱＫＤ及びＤＶ‐ＱＫＤ信号の検出を行うように構成された処理／検出ユニットと、ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードのいずれかでＱＫＤ受信器が動作するように第２の所定の電気信号に従って処理／検出ユニットを駆動するように構成された電子回路とを具備し得る。これにより、受信器がＣＶ‐ＱＫＤ及びＤＶ‐ＱＫＤモードの間での切り替え性を達成する為のより簡単だが汎用性の構成が提供される。例として、ＱＫＤ受信器の処理／検出ユニットは、偏光制御器、干渉計、バランス検出器、そして偏光ビームスプリッタ又は波長分割多重化装置を使用することによりＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードのそれぞれでＣＶ‐ＱＫＤ及びＤＶ‐ＱＫＤ信号の検出を行うように構成された光子検出器であり得る。

【0031】

発明の特定実施形態において、制御ユニットは、時間、周波数、空間、偏光の多重化、及びこれらの組み合わせのいずれか一つを使用することによりＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードで同時にＱＫＤ受信器を動作するように構成されてもよい。このような多重化により、ＤＶ‐ＱＫＤ及びＣＶ‐ＱＫＤを同時に行うべくネットワークノード及び／又はネットワークが設けられ、それにより、汎用性を高めるとともに自由度を追加し、ＱＫＤ性能を向上させ得る。例として、ＱＫＤ受信器は、ＣＶ‐ＱＫＤ及びＤＶ‐ＱＫＤ信号を対応する検出器へ送る為にこれらを分離させるように構成された偏光ビームスプリッタ又は波長分割多重化装置を使用することにより、ＣＶ‐ＱＫＤ及びＤＶ‐ＱＫＤ信号の多重化を可能にし得る。

【0032】

発明の特定実施形態において、ＱＫＤ受信器は少なくとも一つのＣＶ‐ＱＫＤ受信器と少なくとも一つのＤＶ‐ＱＫＤ受信器とを組み合わせ得、少なくとも一つのＣＶ‐ＱＫＤ受信器と少なくとも一つのＤＶ‐ＱＫＤ受信器とは少なくとも一つの光電子コンポーネントを共有し得る。ＱＫＤ受信器がＣＶ‐ＱＫＤ受信器とＤＶ‐ＱＫＤ受信器との少なくとも一つの光電子コンポーネントを共有するので、単一のＱＫＤ受信器は、ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードのいずれかで動作すべく切り替えられ得るように、ＤＶ‐ＱＫＤ及びＣＶ‐ＱＫＤ受信器を単一の要素に組み合わせ得、それにより、汎用性及び相互運用性を達成し得る。この構成はコンポーネントの数も削減するものである。

【0033】

ＣＶ‐ＱＫＤモードが少なくとも一つのＣＶ‐ＱＫＤプロトコルに基づき得て、ＤＶ‐ＱＫＤモードが少なくとも一つのＤＶ‐ＱＫＤプロトコルに基づき得ると、有利である。例えば、少なくとも一つのＣＶ‐ＱＫＤプロトコルはＧＧ０２プロトコルと離散変調ＣＶ‐ＱＫＤプロトコルとから成り、少なくとも一つのＤＶ‐ＱＫＤプロトコルは、ＢＢ８４ ＤＶ‐ＱＫＤプロトコル、コヒーレント一方向ＤＶ‐ＱＫＤプロトコル、差動移相ＤＶ‐ＱＫＤプロトコル、三状態ＤＶ‐ＱＫＤプロトコル、そして六状態ＤＶ‐ＱＫＤプロトコルから成り得る。従って、発明に関するネットワークノードは多様な従来のＣＶ‐ＱＫＤ及びＤＶ‐ＱＫＤプロトコルで動作し得るが、ＣＶ‐ＱＫＤとＤＶ‐ＱＫＤとの間の相互運用性に適していることで柔軟で再構成可能なネットワークを実装できる。

【0034】

本発明は、特定実施形態において、光ファイバネットワークを設けることにより上述の目的に対応し、この光ファイバネットワークは各々が上記の実施形態／例のいずれかによる一以上のネットワークノードを具備する。こうして、ＱＫＤ性能が最適化された動的再構成可能かつ汎用性のネットワークが実現され得る。

【0035】

更に、各ネットワークノードは少なくとも一つのＣＶ‐ＱＫＤ送信器と少なくとも一つのＤＶ‐ＱＫＤ送信器とを備え得る。同様に、ネットワークノードは少なくとも一つのＣＶ‐ＱＫＤ受信器と少なくとも一つのＤＶ‐ＱＫＤ受信器も備え得る。

【0036】

本発明は、特定実施形態において、光ファイバネットワークで情報を送信するように構成されたＱＫＤ送信器を設けることにより上述の目的に対応する。ＱＫＤ送信器は、少なくとも一つの光源により発出される光信号の振幅及び／又は位相を変調させるように構成された変調器ユニットと、ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードのいずれかでＱＫＤ送信器が動作するように所定の電気信号に従って変調器ユニットを駆動するように構成された電子回路とを具備する。ＱＫＤによれば、ＱＫＤ送信器から例えばＱＫＤ受信器へ、鍵データが量子情報として送信され得る。光ファイバネットワークにおいてＣＶ‐ＱＫＤ及びＤＶ‐ＱＫＤモードの少なくとも一方での動作が可能な少なくとも一つのＱＫＤ送信器を有することにより、ネットワーク／ネットワークノードは、そのため、ＣＶ‐ＱＫＤとＤＶ‐ＱＫＤとの間で切り替え／構成可能であることにより汎用性となることで、ネットワークのＱＫＤ性能を最適化する効率的手法を提供できる。更に、電子回路を有することにより、ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードのいずれかの使用の選択が、より簡単なハードウェア又はソフトウェア構成を介して実施され得る。

【0037】

ＱＫＤ送信器は、変調後の光信号を所定レベルまで減衰させる、及び／又は、ＣＶ‐ＱＫＤモード又はＤＶ‐ＱＫＤモードに必要とされる平均光子数を設定するように構成された減衰器を具備し、電子回路は、減衰器を制御するように構成し得る。一例において、減衰器は電気制御による可変光学減衰器であり、電子回路は更に、所定の電気信号に従って減衰器を制御するように構成し得る。減衰器は変調器ユニットの前、あるいは変調器ユニットの後に含まれ得るが、両方の事例においてＣＶ‐ＱＫＤ又はＤＶ‐ＱＫＤ信号が送信チャネルへ送信される前に含まれる。減衰器は、変調後の光の強度及び／又は位相を所定レベルまで低下させるか、平均光子数を所定レベルに設定する為に含まれ得、請求項記載のネットワークでこのようなパラメータを実時間で監視する、及び／又は、請求項記載のネットワークのセキュリティを保証することができる。

【0038】

時間、周波数、空間、偏光の多重化、及びこれらの組み合わせのうちいずれか一つを使用することにより、ＱＫＤ送信器は、ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードとで同時に動作するように構成し得る。このような多重化により、ＱＫＤ送信器はＤＶ‐ＱＫＤとＣＶ‐ＱＫＤとを同時に行うことで、汎用性を高めて自由度を追加し、ＱＫＤ性能を向上させることができる。例として、ＱＫＤ送信器は、偏光スイッチを使用すること、あるいは少なくとも一つの光／レーザ源からの多様な波長を使用することにより、ＣＶ‐ＱＫＤ及びＤＶ‐ＱＫＤ信号の多重化を可能にする。

【0039】

ＱＫＤ送信器は少なくとも一つのＣＶ‐ＱＫＤ送信器と少なくとも一つのＤＶ‐ＱＫＤ送信器とを組み合わせ得、少なくとも一つのＣＶ‐ＱＫＤ送信器と少なくとも一つのＤＶ‐ＱＫＤ送信器とは少なくとも一つの光電子コンポーネントを共有し得る。ＱＫＤ送信器がＣＶ‐ＱＫＤ送信器とＤＶ‐ＱＫＤ送信器との少なくとも一つの光電子コンポーネントを共有するので、単一のＱＫＤ送信器は、ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードのいずれかで動作すべく切り替えられ得るように、ＤＶ‐ＱＫＤ及びＣＶ‐ＱＫＤ送信器を単一の要素に組み合わせ得、それにより、汎用性及び相互運用性を達成し得る。

【0040】

発明の特定実施形態において、ネットワークノードのＱＫＤ送信器は、ＣＶ‐ＱＫＤモード及び／又はＤＶ‐ＱＫＤモードに従って光ファイバネットワークの少なくとも一つの他のネットワークノードの対応するＱＫＤ受信器と通信するのに適応し得る。この構成は、ＱＫＤ送信器の汎用性が受信器側へ移行し得ることを保証する。

【0041】

ＣＶ‐ＱＫＤモードが少なくとも一つのＣＶ‐ＱＫＤプロトコルに基づき得て、ＤＶ‐ＱＫＤモードが少なくとも一つのＤＶ‐ＱＫＤプロトコルに基づき得ると、有利である。例えば、少なくとも一つのＣＶ‐ＱＫＤプロトコルはＧＧ０２プロトコルと離散変調ＣＶ‐ＱＫＤプロトコルとから成り、少なくとも一つのＤＶ‐ＱＫＤプロトコルはＢＢ８４ ＤＶ‐ＱＫＤプロトコルと、コヒーレント一方向ＤＶ‐ＱＫＤプロトコルと、差動移相ＤＶ‐ＱＫＤプロトコルと、三状態ＤＶ‐ＱＫＤプロトコルと、六状態ＤＶ‐ＱＫＤプロトコルと、デコイ状態ＤＶ‐ＱＫＤプロトコルとから成り得る。従って、発明のＱＫＤ送信器は従来の多様なＣＶ‐ＱＫＤ及びＤＶ‐ＱＫＤプロトコルで動作し得るが、ＣＶ‐ＱＫＤとＤＶ‐ＱＫＤとの間の相互運用性に適していることで柔軟で再構成可能なネットワークを実装できる。

【0042】

本発明は、特定実施形態において、光ファイバネットワークで情報を受信するように構成されたＱＫＤ受信器を設けることにより上述の目的に対応する。ＱＫＤ受信器は、ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードのそれぞれでＣＶ‐ＱＫＤ及びＤＶ‐ＱＫＤ信号の受信及び／又は検出を行うように構成された処理／検出ユニットと、ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードのいずれかでＱＫＤ受信器が動作するように所定の電気信号に従って処理／検出ユニットを駆動するように構成された電子回路とを具備する。光ファイバネットワークにおいてＣＶ‐ＱＫＤ及びＤＶ‐ＱＫＤモードの少なくとも一方での動作が可能である少なくとも一つのＱＫＤ受信器を有することにより、ＣＶ‐ＱＫＤとＤＶ‐ＱＫＤとの間で切り替え／構成が可能であることでネットワーク／ネットワークノードが汎用性となり、ネットワークのＱＫＤ性能を最適化する効率的な手法が得られる。更に、電子回路を有することにより、ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードのいずれかの使用の選択が、簡単なハードウェア又はソフトウェア構成を介して実行され得る。例として、ＱＫＤ受信器の処理／検出ユニットは、例えば、偏光ビームスプリッタ又は波長分割多重化装置を使用することにより、ＣＶ‐ＱＫＤモード及び／又はＤＶ‐ＱＫＤモードのそれぞれでＣＶ‐ＱＫＤ及び／又はＤＶ‐ＱＫＤ信号の処理及び検出を行うように構成された偏光制御器及び／又は一以上の検出器であり得る。

【0043】

ＱＫＤ受信器は、時間、周波数、空間、偏光の多重化、及びこれらの組み合わせのうちいずれか一つを使用することによりＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードとで同時に動作するように構成し得る。このような多重化により、ＱＫＤ受信器を設けて、ＤＶ‐ＱＫＤとＣＶ‐ＱＫＤとを同時に行うことで、汎用性を高めるとともに、自由度を追加してＱＫＤ性能を向上させることができる。例として、ＣＶ‐ＱＫＤ及びＤＶ‐ＱＫＤ信号を対応する検出器へ送る為にこれらを分離するように構成された偏光ビームスプリッタ又は波長分割多重化装置を使用することにより、ＱＫＤ受信器はＣＶ‐ＱＫＤ及びＤＶ‐ＱＫＤ信号を多重化することが可能である。

【0044】

発明の特定実施形態において、ＱＫＤ受信器は少なくとも一つのＣＶ‐ＱＫＤ受信器と少なくとも一つのＤＶ‐ＱＫＤ受信器とを組み合わせ得、少なくとも一つのＣＶ‐ＱＫＤ受信器と少なくとも一つのＤＶ‐ＱＫＤ受信器とは少なくとも一つの光電子コンポーネントを共有し得る。ＱＫＤ受信器がＣＶ‐ＱＫＤ受信器とＤＶ‐ＱＫＤ受信器の少なくとも一つの光電子コンポーネントを共有するので、単一のＱＫＤ受信器は、ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードのいずれかで動作すべく切り替えられ得るように、ＤＶ‐ＱＫＤ及びＣＶ‐ＱＫＤ受信器を単一の要素に組み合わせ得、それにより、汎用性及び相互運用性を達成し得る。

【0045】

発明の特定実施形態において、ネットワークノードのＱＫＤ受信器は、ＣＶ‐ＱＫＤモード及び／又はＤＶ‐ＱＫＤモードに従って光ファイバネットワークの少なくとも一つの他のネットワークノードの対応するＱＫＤ送信器と通信するのに適応し得る。この構成は、ＱＫＤ受信器の汎用性を送信器側に移行し得ることを保証する。

【0046】

ＣＶ‐ＱＫＤモードが少なくとも一つのＣＶ‐ＱＫＤプロトコルに基づき得て、ＤＶ‐ＱＫＤモードが少なくとも一つのＤＶ‐ＱＫＤプロトコルに基づき得ると、有利である。例えば、少なくとも一つのＣＶ‐ＱＫＤプロトコルはＧＧ０２プロトコルと離散変調ＣＶ‐ＱＫＤプロトコルとから成り、少なくとも一つのＤＶ‐ＱＫＤプロトコルは、ＢＢ８４ ＤＶ‐ＱＫＤプロトコル、コヒーレント一方向ＤＶ‐ＱＫＤプロトコル、差動移相ＤＶ‐ＱＫＤプロトコル、三状態ＤＶ‐ＱＫＤプロトコル、六状態ＤＶ‐ＱＫＤプロトコル、そしてデコイ状態ＤＶ‐ＱＫＤプロトコルから成り得る。従って、発明に関するＱＫＤ受信器は多様な従来のＣＶ‐ＱＫＤ及びＤＶ‐ＱＫＤプロトコルで動作し得るが、ＣＶ‐ＱＫＤとＤＶ‐ＱＫＤとの間の相互運用性に適していることで柔軟で再構成可能なネットワークを実装できる。

【0047】

本発明は、特定実施形態において、光ファイバネットワークのネットワークノードの動作方法を提供することにより上述の目的に対応し、ネットワークノードは、連続変数（ＣＶ）ＱＫＤモード及び／又は離散変数（ＤＶ）ＱＫＤモードに従って光ファイバネットワークの少なくとも一つの他のネットワークノードの別のＱＫＤ通信ユニット（ＱＣＤ２‐ＱＣＤ５）と通信するように構成された量子鍵配送通信ユニット（ＱＣＤ１）と、ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードの少なくとも一方で動作するようにＱＫＤ通信ユニット（ＱＣＤ１）を制御するように構成された制御ユニットとを具備し、この方法は、ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードとの間でＱＫＤ通信ユニット（ＱＣＤ１）の動作を切り替えるステップを包含する。この方法では、ＤＶ‐ＱＫＤからＣＶ‐ＱＫＤへ、あるいはその逆に、ＱＫＤ通信ユニットの動作を動的に切り替えることが可能である。

【0048】

発明に関する製品及び方法の有利な実施形態が、図を参照することにより以下に記載される。

【図面の簡単な説明】

【0049】

【図1】ＣＶ‐ＱＫＤとＤＶ‐ＱＫＤのいずれかの技術を使用する従来のネットワーク１０００を図示している。

【図2】各々が本発明の特定実施形態による、ネットワークノードＮ１０１とネットワークノードＮ１０２とのブロック図を示している。

【図3】本発明の特定実施形態による、複数のネットワークノードを有する光ファイバネットワーク１００を図示している。

【図4A】本発明の特定実施形態による、ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードの少なくとも一方で動作するように構成されたＱＫＤ送信器４００Ａを図示している。

【図4B】本発明の特定実施形態による、ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードの少なくとも一方で動作するように構成されたＱＫＤ送信器４００Ｂを図示している。

【図4C】本発明の特定実施形態による、図４Ｂに示されているＱＫＤ送信器４００Ｂを制御する為の所定の電気信号の一例を図示している。

【図4D】本発明の特定実施形態による、ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードの少なくとも一方で動作するように構成されたＱＫＤ送信器４００Ｄを図示している。

【図4E】本発明の特定実施形態による、ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードの少なくとも一方で動作するように構成されたＱＫＤ送信器４００Ｅを図示している。

【図4F】本発明の特定実施形態による、ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードの少なくとも一方で動作するように構成されたＱＫＤ送信器４００Ｆを図示している。

【図4G】本発明の特定実施形態による、ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードの少なくとも一方で動作するように構成されたＱＫＤ送信器４００Ｇを図示している。

【図5A】ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードのいずれかで動作するように構成された従来のＱＫＤ受信器５００Ａを図示している。

【図5B】各々がタイムビンＢＢ８４ ＤＶ‐ＱＫＤプロトコルを行うように構成された従来のＱＫＤ受信器５００Ｂ１及び５００Ｂ２を図示している。

【図5C】ＧＧ０２ ＣＶ‐ＱＫＤプロトコルを行うように構成された従来のＱＫＤ受信器５００Ｃを図示している。

【図6】本発明の特定実施形態による、ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードの少なくとも一方で動作するように構成されたＱＫＤ受信器６００を図示している。

【図7A】本発明の特定実施形態による、ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードの少なくとも一方で動作するように構成されたＱＫＤ受信器７００Ａを図示している。

【図7B】本発明の特定実施形態による、ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードの少なくとも一方で動作するように構成されたＱＫＤ受信器７００Ｂを図示している。

【発明を実施するための形態】

【0050】

以下では、図を参照して本発明の特徴と有利な実施形態とが詳細に記載される。

【0051】

ネットワークノード
図２は、本発明の実施形態によるネットワークノードＮ１０１のブロック図を概略的に示している。一つの特定実施形態において、ネットワークノードＮ１０１は、例えば、量子鍵情報などの情報を送信及び／又は受信する為の少なくとも一つの光ファイバネットワークの一部であり得る。

【0052】

ネットワークノードＮ１０１は、量子鍵配送（ＱＫＤ）通信ユニットＱＣＤ１と制御ユニット（不図示）とを具備する。ＱＫＤ通信ユニットＱＣＤ１は、光ファイバネットワークの少なくとも一つの他のネットワークノードＮ１０２の別のＱＫＤ通信ユニットＱＣＤ２と通信するように構成されている。ＱＫＤ通信ユニットＱＣＤ１は、特に、連続変数（ＣＶ）ＱＫＤモード（図１の破線）と離散変数（ＤＶ）ＱＫＤモード（図１の連続線）の少なくとも一方に従って別のＱＫＤ通信ユニットＱＣＤ２と通信するように構成されている。制御ユニットは、ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードの少なくとも一方で動作するようにＱＫＤ通信ユニットＱＣＤ１を制御するように構成されている。特に、制御ユニットは、ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードとの間でＱＫＤ通信ユニットＱＣＤ１の動作を切り替えるように構成されている。

【0053】

ノードＮ１０１の制御ユニットは、マイクロプロセッサ、メモリ、監視手段、電子手段、あるいはこれらの組み合わせのうち少なくとも一以上を包含し得る。マイクロプロセッサは、ＱＫＤ通信ユニットＱＣＤ１及び／又はそのコンポーネントへ送られるコマンドを計算できる。特定用途向けプロセッサ又はマイクロコントローラなどの他のプロセッサベースデバイスも、同様の機能を行うためにマイクロプロセッサの代わりに使用され得る。メモリは、ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードの少なくとも一方で動作するようにＱＫＤ通信ユニットＱＣＤ１を制御する実行可能命令を記憶できる非一時的コンピュータ可読媒体を含み得る。メモリは、マイクロプロセッサの動作に影響を与える実行可能命令も包含し得る。監視手段は、ネットワークの特性を監視する、及び／又は、ネットワークノードＮ１０１の入力インタフェースから、あるいは外部デバイスからコマンドを受信するように構成し得る。一例において、監視手段は、ノイズ／エラーの量、あるいは光ファイバリンク／ネットワークに特有の他の特定性能を推定するセンサを含み得る。別の例で、入力インタフェースは、ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードとの間での動的再構成可能性及び切り替えを可能にする一以上の入力デバイス、ボタン、あるいは制御装置を含み得る。

【0054】

ＣＶ‐ＱＫＤモードは、それぞれのＱＫＤ通信ユニットがＣＶ‐ＱＫＤ実装を実現するように構成されたモードを指し得る。ＤＶ‐ＱＫＤモードは、それぞれのＱＫＤ通信ユニットがＤＶ‐ＱＫＤ実装を実現するように構成されたモードを指し得る。

【0055】

この構成によれば、ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードの少なくとも一方により光ファイバネットワークの少なくとも一つの他のネットワークノードＮ１０２の別のＱＫＤ通信ユニットＱＣＤ２と通信できるＱＫＤ通信ユニットＱＣＤ１をネットワークノードＮ１０１が備えているので、制御ユニットは、ＤＶ‐ＱＫＤからＣＶ‐ＱＫＤモードへ、あるいはその逆にＱＫＤ通信ユニットＱＣＤ１の動作を動的に切り替えることができる。このような動的再構成可能性は、例えば、毎秒秘密ビット数である秘密鍵レートであり得る鍵レート、通信距離、共伝搬の古典的チャネルの数／存在等のような、ネットワークの特性、及び／又は、要求に応じてＱＫＤ性能を最適化することを可能にする。例として、ＤＶ‐ＱＫＤは長距離のリンク／ネットワークでのより高い秘密鍵レートを提供できる。このような例で、制御ユニットは、ＤＶ‐ＱＫＤモードで通信するようにＱＫＤ通信ユニットＱＣＤ１を切り替えることができる。制御ユニットは、短距離のリンク／ネットワークでのより高い秘密鍵レートを達成する為にＤＶ‐ＱＫＤモードからＣＶ‐ＱＫＤへ動的な切り替えを行なうことができる。

【0056】

考えられる別のシナリオは、ＤＶ‐ＱＫＤモードで通信している間に、ＱＫＤ通信ユニットＱＣＤ１及びＱＣＤ２が、ノイズの増分を検出し得ることであり、そのことは、古典的データチャネルのより高い強度に起因する場合がある。この事例で、制御ユニットはＤＶ‐ＱＫＤモードからＣＶ‐ＱＫＤモードへ切り替え、こうして共伝搬する古典的信号と共存するとともに正の鍵レートを可能にする。それゆえに、ＱＫＤ通信ユニットＱＣＤ１は、ＱＫＤ通信ユニットＱＣＤ２と通信して、ノイズを含むリンク／ネットワークにおける秘密鍵レートを最適化すべくＣＶ‐ＱＫＤへのモード切り替えを要求することができる。

【0057】

図２に図示されているネットワークノードＮ１０１の動作が以下に記載される。上記の構成で、ＱＫＤ通信ユニット（ＱＣＤ１）は、制御ユニットを使用してＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードとの間で切り替えられる。切り替え操作は、ハードウェア及び／又はソフトウェア構成を使用して実施され得る。

【0058】

光ファイバネットワーク
図３は、複数のネットワークノードＮ１０１からＮ１０８を有する、本発明の実施形態による光ファイバネットワーク１００を概略的に図示している。複数のネットワークノードの一以上のネットワークノードＮ１０１，Ｎ１０２，Ｎ１０５，Ｎ１０６，Ｎ１０８は、本発明の実施形態によるものである。具体的に記すと、一以上のネットワークノードＮ１０１，Ｎ１０２，Ｎ１０５，Ｎ１０６，Ｎ１０８は、ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードの少なくとも一方により通信できるＱＫＤ通信ユニットＱＣＤ１‐ＱＣＤ５を備え得る。一以上のノードＮ１０３，Ｎ１０４，Ｎ１０７は、ＤＶ‐ＱＫＤモードのみにより通信できるＱＫＤ通信ユニットＱＤＶ２，ＱＤＶ３，ＱＤＶ６を備え得る。同様に、ＣＶ‐ＱＫＤモードのみにより通信できる一以上の追加ノード（不図示）が設けられ得る。

【0059】

例として、ネットワークノードＮ１０１は、（図３に破線で示された）ＣＶ‐ＱＫＤモードと（図３に連続線で示された）ＤＶ‐ＱＫＤモードの少なくとも一方でネットワークノードＮ１０２と通信するように構成されている。ネットワークノードＮ１０２は、他のネットワークノードＮ１０１，Ｎ１０３，Ｎ１０４，Ｎ１０５と通信できる。他のネットワークノードＮ１０１，Ｎ１０３，Ｎ１０４，Ｎ１０５の構成可能性に応じて、通信はＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードの少なくとも一方であり得る。

【0060】

例えば、ネットワークノードＮ１０１又はＮ１０５は、ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードのいずれかで動作するように構成されている。従って、ネットワークノードＮ１０２とネットワークノードＮ１０１又はＮ１０５との間の通信は、最適化されたＱＫＤ性能を達成する為にＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードとの間で切り替えられ得る。ネットワークノードＮ１０２又はＮ１０５は、ＤＶ‐ＱＫＤモードを介してネットワークノードＮ１０３又はＮ１０４とそれぞれ通信する。ネットワークノードＮ１０３及びＮ１０４は、ＤＶ‐ＱＫＤモードを介して互いに通信する。

【0061】

光ファイバネットワーク１００でのＣＶ‐ＱＫＤ及びＤＶ‐ＱＫＤ技術の組み合わせゆえに、本発明は、光ファイバネットワークのＱＫＤ性能を最適化するようにＣＶ‐ＱＫＤ及びＤＶ‐ＱＫＤモードの間での動的再構成可能性及び切り替えを可能にする。

【0062】

本発明はこれらに限定されない。光ファイバネットワークは、いかなる数のネットワークノードを有してもよい。ネットワークノードの全て又は幾つかは、ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードとの間で切り替えるように再構成可能であり得る。ネットワークノードは、光通信チャネル、光ファイバ、その他など一以上の導波路を介して互いに通信できる。

【0063】

実施形態において、本発明のネットワークノードの各々は、光ファイバネットワークの他のネットワークノードと通信する為に、少なくとも一つの送信器及び／又は少なくとも一つの受信器をそれぞれのＱＫＤ通信ユニットとして含み得る。送信器及び受信器は、ＣＶ‐ＱＫＤ信号及び／又はＤＶ‐ＱＫＤ信号をやり取りするように構成され得ることでＱＫＤ向けに構成され、それゆえにそれぞれＱＫＤ送信器とＱＫＤ受信器と称されている。

【0064】

ＱＫＤ通信ユニットは、ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードの少なくとも一方で動作するように構成された少なくとも一つのＱＫＤ送信器及び／又は少なくとも一つのＱＫＤ受信器を具備しうる。以下では、図４Ａ‐７Ｂを使用してＱＫＤ送信器及びＱＫＤ受信器が記載される。

【0065】

ＱＫＤ送信器
図４Ａは、発明の別の実施形態によるＱＫＤ送信器４００Ａのブロック図を示している。ＱＫＤ送信器４００Ａは、ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードの少なくとも一方で動作するように構成されている。ＣＶ‐ＱＫＤとＤＶ‐ＱＫＤの両方のモードでの動作が可能なＱＫＤ送信器４００Ａを有することにより、ネットワークノードは、前に開示されたネットワーク１００のＱＫＤ性能を最適化するように汎用的な相互運用性及び再構成可能性を達成できる。ＱＫＤ送信器は、ＣＶ‐ＱＫＤ及び／又はＤＶ‐ＱＫＤ信号を受信器へ送信するように構成されている。

【0066】

発明の実施形態において、ＱＫＤ送信器４００Ａでは、少なくとも一つのＣＶ‐ＱＫＤ送信器と少なくとも一つのＤＶ‐ＱＫＤ送信器とが組み合わされて単一の要素となり得る。特定例で、少なくとも一つのＣＶ‐ＱＫＤ送信器と少なくとも一つのＤＶ‐ＱＫＤ送信器とは少なくとも一つの光電子コンポーネントを共有し得る。ＱＫＤ送信器がＣＶ‐ＱＫＤ送信器とＤＶ‐ＱＫＤ送信器との少なくとも一つの光電子コンポーネントを共有するので、単一のＱＫＤ送信器は、ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードのいずれかで動作すべく切り替えられ得るように、ＤＶ‐ＱＫＤ及びＣＶ‐ＱＫＤ送信器を単一の要素に組み合わせ得、それにより、汎用性及び相互運用性を達成し得る。この構成はコンポーネントの数も削減するものである。

【0067】

ＱＫＤ送信器４００Ａは電子回路４０２と変調器ユニット４０３とを具備する。少なくとも一つの光源４０１は、ＱＫＤ送信器４００Ａの一部であるかＱＫＤ送信器４００Ａの外部にあるように設けられ得る。

【0068】

少なくとも一つの光源４０１は光信号を発出するように構成されている。例えば、光源はレーザ光源、特に連続波（ＣＷ）レーザ光源であり得る。代替的に、光源はパルスレーザ光源であり得る。光源が調節可能なレーザ源であり得ることで、例えば、使用されるバンド（例えばＣバンド）の特定チャネルでの量子通信を可能にするようにレーザの波長が調節され得る。

【0069】

変調器ユニット４０３は、少なくとも一つの光源４０１により発出される光信号を受信し得る。変調器ユニット４０３は、受信した光信号の振幅及び／又は位相を変調するように構成されている。変調器ユニット４０３は、光信号の振幅を変調する為の少なくとも一つの振幅変調器、及び／又は、光信号の位相を変調する為の少なくとも一つの位相変調器をそれぞれ具備し得る。振幅及び／又は位相変調器は、一以上の光学及び／又は電子コンポーネントを具備し得る。例えば、振幅及び／又は位相変調器は、材料の電場を制御することによりそれぞれの振幅及び／又は位相変調が達成され得るように電気光学効果を呈する少なくとも一つの材料を包含し得る。振幅変調器は、好ましくは、背景ノイズを低減する所定の消光比（例えば＞２０ｄＢ）を有し得る。ガウス変調を伴うＣＶ‐ＱＫＤの場合では、位相及び振幅の連続的な変調について所望の近似値が得られるように、位相及び／又は振幅変調器は所定の分解能及びダイナミックレンジを有する。変調器の一以上の光学及び／又は電子コンポーネントは、対応するＣＶ‐ＱＫＤ送信器とＤＶ‐ＱＫＤ送信器とで共有される一以上の光電子コンポーネントであり得る。

【0070】

電子回路４０２は、変調器ユニット４０３を制御するように構成されている。特に、ＱＫＤ送信器４００ＡがＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードのいずれかで動作するような手法で、電子回路４０２は第１の所定の電気信号に従って変調器４０３を駆動するように構成されている。電子ユニット４０２は、変調器ユニット４０２を駆動する第１の所定の電気信号を設定することにより、ＣＶ‐ＱＫＤモード又はＤＶ‐ＱＫＤモードの選択を可能にする。電子回路４０２はハードウェア及び／又はソフトウェア要素であり得る。これにより、ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードのいずれかを使用する選択が、より簡単なハードウェア及び／又はソフトウェア構成を介して実施され得る。

【0071】

電子回路４０２の第１の所定の電気信号は、変調器ユニット４０３を駆動するように構成し得る。特に、振幅及び／又は位相変調器の一以上の共有光電子コンポーネントなど変調器ユニット４０３のコンポーネントは、ＱＫＤ送信器４００Ａの動作モードとしてＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードの一方を選択するように第１の所定の電気信号により駆動されるように構成されている。一例において、第１の所定の電気信号は、通信モードがＣＶ‐ＱＫＤモード又はＤＶ‐ＱＫＤモードであるかどうかを判断できる。

【0072】

電子回路４０２の例は、電子スイッチ、フィールドプログラマブルゲートアレイを含むがこれらに限定されず、一以上のデジタルアナログ変換器と組み合わされてもよい。電子回路４０２は、波長、周波数、出力、その他など、光源４０１のレーザパラメータを制御するように構成し得る。付加的に、電子回路４０２は、一以上のアナログデジタル変換器を使用して、光源４０１及び／又は変調器ユニット４０３の光電子コンポーネントの動作を監視するように構成されてもよい。実施形態において、電子回路４０２はソフトウェアにより制御され得る。

【0073】

図４Ａに図示されている発明の別の実施形態によれば、ＱＫＤ送信器４００Ａは更に、変調後の光信号を所定レベルまで減衰させる、及び／又は、ＣＶ‐ＱＫＤモード又はＤＶ‐ＱＫＤモードに必要とされる平均光子数を設定するように構成された減衰器４０５を具備し得る。電子回路４０２は、減衰器４０５を制御するように構成し得る。減衰器４０５は、第１の所定の電気信号により駆動され得る。例えば、所与の通信モードについては、減衰も第１の所定の電気信号も固定されてよい。一例において、減衰器４０５は固定光学減衰器又は可変光学減衰器であり得る。減衰器４０５の位置は限定されない。例えば、減衰器４０５は、変調器ユニット４０３の前、あるいは変調器ユニット４０３の後に含まれ得る。変調後の光の強度及び／又は位相を所定レベルまで低下させる、又は、平均光子数を所定レベルに設定する為に、減衰器４０５を含み得、光ファイバネットワークでこのようなパラメータを実時間で監視する、及び／又は、光ファイバネットワークのセキュリティを保証することができる。減衰器４０５は、一以上の光学及び／又は電子コンポーネントを具備し得る。減衰器４０５の一以上の光学及び／又は電子コンポーネントは、対応するＣＶ‐ＱＫＤ減衰器とＤＶ‐ＱＫＤ減衰器とで共有される一以上の光電子コンポーネントであり得る。電子回路４０２は、減衰器４０５、及び／又は、減衰器４０５の一以上の共有の光電子コンポーネントを駆動する第１の所定の電気信号を設定することによりＣＶ‐ＱＫＤモード又はＤＶ‐ＱＫＤモードの選択を可能にするように構成し得る。

【0074】

図４Ｂは、図４Ａに示されているＱＫＤ送信器４００Ａの実施形態／ブロック図の特定実装例であるＱＫＤ送信器４００Ｂを図示している。この特定実装例で、ＱＫＤ送信器４００Ｂは、ＤＶ‐ＱＫＤ ＢＢ８４タイムビンプロトコルとＣＶ‐ＱＫＤ ＧＧ０２プロトコルとにそれぞれ従ってＤＶ‐ＱＫＤとＣＶ‐ＱＫＤとを行い得る。変調器ユニット４０３は、この特定実装例では連続波レーザである光源４０１により発出される光信号の振幅を変調する為の二つの電子光学振幅変調器ＡＭ１，ＡＭ２と、発出された光信号の位相を変調する為の電子光学位相変調器ＰＭ１とを具備し得る。続いて、この特定実装例では電気制御による可変光学減衰器である減衰器４０５が、変調後の光信号を所定レベルまで減衰させる、及び／又は、ＣＶ‐ＱＫＤモード又はＤＶ‐ＱＫＤモードに必要される平均光子数を設定し得る。

【0075】

特定実装例は更に、ビームスプリッタ４０７を含み得る。分割された変調後の光信号の一部が平均光子数その他の測定など更なる処理の為に送られて、残り部分が（後に記載される）受信器へ送られ得るように、ビームスプリッタ４０７は変調後の光信号を分割するように構成し得る。

【0076】

電子回路４０２は、レーザ光源４０１と一以上の変調器ＡＭ１，ＡＭ２，ＰＭ１と減衰器４０５との少なくとも一つを駆動するように構成されている。特に、ＱＫＤ送信器４００ＢがＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードのいずれかで動作し得るような手法で、これらのコンポーネントの一以上が第１の所定の電気信号に従って駆動され得る。

【0077】

図４Ｃは、ＤＶ‐ＱＫＤモードとＣＶ‐ＱＫＤモードにそれぞれ従ってＤＶ‐ＱＫＤ ＢＢ８４タイムビンプロトコルとＣＶ‐ＱＫＤ ＧＧ０２プロトコルとを実装するように、図４Ｂに示されているＱＫＤ送信器４００Ｂの一以上の電気光学変調器を駆動する為の所定の電気信号の一例を図示している。言い換えると、所定の電気信号は、ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードのいずれかでＱＫＤ送信器４００Ｂが動作するように一以上の電気光学変調器を駆動する一以上の電気信号を包含し得る。この例で、電気信号は、タイムビンＢＢ７４ ＤＶ‐ＱＫＤプロトコル（図４Ｃ左）と真のローカル振動子を伴うＧＧ０２ ＣＶ‐ＱＫＤプロトコル（図４Ｃ右）とに対応する。図４Ｃについて記載する際に、発明の背景の箇所の関連部分は繰り返されず、参照によりここに組み込まれる。

【0078】

図４Ｃ（左）に示されているタイムビンＢＢ８４プロトコルについて、第１の振幅変調器４０３であるＡＭ１は、四つの量子状態、つまりＺ基底からの早期及び後期状態と、等しい強度を持つ二つのパルスに対応するＸ基底からの二つの重複状態である＋及び－とに従った強度を持つパルスを発生させる。続いて、第２の振幅変調器４０３であるＡＭ２はデコイ状態法を行なう。例として、図４Ｃ（左）に描かれている状態の強度レベルを調節することにより二つのデコイが実行される。信号の平均光子数とデコイ状態とは、第２の振幅変調器４０３であるＡＭ２と減衰器４０５とをそれぞれ使用することにより調節される。例えば、平均光子数１（つまり平均して１パルス当たり１光子）を持つ信号パルスと、０．１及び０．０１の平均光子数を持つデコイ状態とが使用され得る。最後に、位相変調器４０３であるＰＭ１は、Ｘ基底の状態について＋π及び－πの位相差を設定するのに使用され、また、プロトコルのセキュリティプルーフにより必要とされるように均一分布のランダム位相をシンボルの間に追加するのに使用され得る。

【0079】

ＧＧ０２ ＣＶ‐ＱＫＤプロトコルについてＱＫＤ送信器４００Ｂを動作するのに使用される電気信号が、図４Ｃ（右）に示されている。この例で、第１の振幅変調器４０３であるＡＭ１は、二つの異なる位相を持つパルスＲ，Ｓを、それぞれ参照及び信号パルスとして発生させる。参照パルスは、ガウス変調直角位相Ｘ，Ｐを持つ光学パルスで構成される量子信号の間にインタリーブされ得る。レイリーランダム分布に従って信号の振幅を変調するのに第２の振幅変調器４０３であるＡＭ２を、そして均一ランダム分布に従って位相を変調するのに位相変調器４０３であるＰＭ１を使用することにより、ガウス変調による直角位相が得られる。秘密鍵レートを最大化できる値（例えば平均光子数の２倍に等しい）に信号の変調分散を設定するのに、減衰器４０５が使用され得る。一実施形態では、正確な位相復元が得られるように参照パルスの振幅は信号パルスの振幅より通常は高くなり得る。

【0080】

図４Ｄは、本発明の別の実施形態によるＱＫＤ送信器４００Ｄのブロック図を示す。ＱＫＤ送信器４００Ｄは、図４Ａに示されているＱＫＤ送信器４００Ａのコンポーネント、詳細、及び機能性の全てを含む。ＱＫＤ送信器４００Ｄは更に偏光スイッチ４０９を含む。偏光スイッチ４０９は、例えば、時間、周波数、空間、偏光の多重化、及びこれらの組み合わせのうちいずれか一つを使用することにより、ＱＫＤ送信器４００ＤがＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードで同時に動作することを容易にする。多重化されたＣＶ‐ＱＫＤ及びＤＶ‐ＱＫＤ信号を受信器（後で記載）へ送ることにより、ＱＫＤ送信器４００Ｄは動作し得る。図４Ｅに示されているＱＫＤ送信器４００Ｅは、ＱＫＤ送信器４００Ｄの特定実装例である。この実装例では、ＱＫＤ送信器４００ＥがＣＶ‐ＱＫＤ及びＤＶ‐ＱＫＤ信号の時間多重化パケットを受信器へ送ることができるように、偏光スイッチ４０９は、ＣＶ‐ＱＫＤ及びＤＶ‐ＱＫＤ信号を直交偏光で時間多重化するように構成し得る。

【0081】

図４Ｆは、本発明の別の実施形態によるＱＫＤ送信器４００Ｆのブロック図を示している。ＱＫＤ送信器４００Ｆは、図４Ａに示されているＱＫＤ送信器４００Ａのコンポーネント、詳細、及び機能性の全てを含む。ＱＫＤ送信器４００Ｆにおいて、光源４０１Ａは、一方はＤＶ‐ＱＫＤモードの為に、他方はＣＶ‐ＱＫＤモードの為に二つの異なる波長／周波数で動作するように構成され、それにより、波長又は周波数の多重化を達成する。光源４０１Ａは、二つの異なる波長／周波数を使用して動作するように構成された調整可能なレーザ源などの単一光源、あるいは互いに同じか異なる所与の波長／周波数で各々が動作する二つの個別光源であり得る。光源４０１Ａは、例えば、波長又は周波数の多重化とこれらの組み合わせとを使用することにより、ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードで同時にＱＫＤ送信器４００Ｆが動作するのを容易にし得る。図４Ｇに示されているＱＫＤ送信器４００Ｇは、ＱＫＤ送信器４００Ｆの特定の実装例である。この実装例で、ＱＫＤ送信器４００ＧはＣＶ‐ＱＫＤ及びＤＶ‐ＱＫＤ信号を波長又は周波数多重化して、ＣＶ‐ＱＫＤ及びＤＶ‐ＱＫＤ信号の波長又は周波数多重化パケットを受信器へ送ることができる。

【0082】

上述したタイムビンＢＢ８４プロトコルとＧＧ０２ ＣＶ‐ＱＫＤプロトコルとは、それぞれ、図４Ａ‐４Ｇで提案されているＱＫＤ送信器４００Ａ‐４００Ｇで行い得るＤＶ‐ＱＫＤ及びＣＶ‐ＱＫＤプロトコルの一例に過ぎない。しかしながら、本発明はこれに限定されない。電気回路４０２により送られる所定の電気信号は、離散変調ＣＶ‐ＱＫＤプロトコル、コヒーレント一方向ＤＶ‐ＱＫＤプロトコル、差動移相ＤＶ‐ＱＫＤプロトコル、三状態ＤＶ‐ＱＫＤプロトコル、六状態ＤＶ‐ＱＫＤプロトコル、デコイ状態ＤＶ‐ＱＫＤプロトコルなどのいずれかのプロトコルを実行するように修正され得る。

【0083】

ＱＫＤ受信器
ＱＫＤ受信器は、ＱＫＤ送信器からＱＫＤ信号を受信するように構成されている。従来のＱＫＤ受信器は、ＣＶ‐ＱＫＤ信号とＤＶ‐ＱＫＤ信号のいずれかをそれぞれの送信器から受信するように構成されている。

【0084】

図５Ａに示されている従来のＱＫＤ受信器５００Ａは、一般的に、それぞれのＣＶ又はＤＶ‐ＱＫＤ送信器からＣＶ又はＤＶ‐ＱＫＤ信号を受信する為、及び／又は、受信したＱＫＤ信号を処理する為の処理ユニット５０１と、受信したＱＫＤ信号を検出する為の検出ユニット５０２とを含む。処理ユニット５０１は、一以上の光電子コンポーネントを含み得る。処理ユニット５０１の一以上の光電子コンポーネントは、バランス／アンバランス型マイケルソン干渉計又はバランス／アンバランス型マッハ・ツェンダー干渉計などの干渉計、一以上のビームスプリッタ、偏光保持光ファイバ（ＰＭＦ）などの偏光部材、偏光制御器、一以上の変調器／復調器、ローカル振動子、その他の組み合わせを含み得るがこれらに限定されない。検出ユニット５０３は、一以上の単一光子検出器、ヘテロダイン検出器、ホモダイン検出器、その他など一以上の光電子コンポーネントを含み得るがこれらに限定されない。

【0085】

図５Ｂ‐５Ｃは、ＤＶ‐ＱＫＤモードとＣＶ‐ＱＫＤモードのそれぞれの為に使用されるこのような従来のＤＶ‐ＱＫＤ及びＣＶ‐ＱＫＤ受信器の一例を図示している。

【0086】

図５Ｂの上図は、タイムビンＢＢ８４ ＤＶ‐ＱＫＤプロトコルを行う為に一般的に使用される従来の受信器５００Ｂ１を図示している。受信器５００Ｂ１は、２本のアームを持つアンバランス型干渉計と、ビームスプリッタＢＳと、ファラデーミラーＦＭが干渉計を偏光無依存型にできるように各干渉計アームの端部に配設される二つのファラデーミラーＦＭとを含む。図４Ｃの「早期」及び「後期」時間モードの間の時間分離に等しいファイバ遅延が、干渉計の１本のアームに追加され得る。受信器５００Ｂ１は更に、少なくとも二つの検出器Ｄ１，Ｄ２と、干渉計が入力及び出力に同じポートを使用できるようにそれぞれの検出器Ｄ１，Ｄ２による検出の為に信号を分割するサーキュレータＣとを含む。

【0087】

代替的に、図５Ｂの下図は、タイムビンＢＢ８４ ＤＶ‐ＱＫＤプロトコルを行うのに一般的に使用される受信器５００Ｂ２を図示している。受信器５００Ｂ２は、２本のアームを備えるアンバランス型干渉計と、ビームスプリッタＢＳと、干渉計の両方のアームに追加される偏光保持部材ＰＭＦと、受信したＱＫＤ信号の偏光を偏光保持部材ＰＦＭの軸と整合させるように受信器の入力側に設けられる偏光制御器ＰＣとを含む。図４Ｃの「早期」及び「後期」時間モードの間の時間分離に等しいファイバ遅延が、干渉計の１本のアームに追加され得る。受信器５００Ｂ１は更に、少なくとも二つの検出器Ｄ１，Ｄ２と、それぞれの検出器Ｄ１，Ｄ２による検出の為に信号を分割する更なるビームスプリッタＢＳとを含む。

【0088】

図５Ｃは、ＧＧ０２ ＣＶ‐ＱＫＤプロトコルを行うのに一般的に使用される従来の受信器５００Ｃを図示している。受信器５００Ｃは、信号直角位相値の取得を可能にするように送信器からの入力信号をローカル振動子で干渉するように構成されている。干渉を最大化し得るように、受信器５００Ｃは、信号とローカル振動子ＬＯとの偏光を整合させる為の偏光制御器ＰＣを含む。図５Ｃの上図に示されている受信器５００Ｃは、９０°光ハイブリッドＯＨと二つの検出器Ｄ１，Ｄ２とを使用することにより直角位相Ｘ及びＰを同時に検出し得るヘテロダイン検出器を含む。代替的に、図５Ｃの下図に示されている受信器５００Ｃは、位相変調器ＰＭを使用して０とπとの間でローカル振動子の位相をランダムに変化させることにより、単一の検出器Ｄにより直角位相Ｘ及びＰを一度に一つずつ検出し得るホモダイン検出器を含み得る。

【0089】

本発明の実施形態において、図５Ａ‐５Ｃに示されているような従来周知のＤＶ‐ＱＫＤ及び／又はＣＶ‐ＱＫＤ受信器は、図４Ａ‐４Ｇにおいて光ファイバネットワークでのＤＶ‐ＱＫＤ及び／又はＣＶ‐ＱＫＤ通信で図示されている発明のＱＫＤ送信器との組み合わせで使用し得る。

【0090】

発明の実施形態によるＱＫＤ受信器が図６を参照して記載される。ＱＫＤ受信器６００は、例えば、従来のＣＶ及び／又はＤＶ‐ＱＫＤ送信器あるいは本発明によるＱＫＤ送信器からＣＶ及び／又はＤＶ‐ＱＫＤ信号を受信するように構成された、及び／又は、受信したＱＫＤ信号を処理するように構成された処理ユニット６０１と、受信したＱＫＤ信号を検出するように構成された検出ユニット６０３とを含む。処理ユニット６０１と検出ユニット６０３とは、受信器５００Ａと同じコンポーネントを含み得る。

【0091】

ＱＫＤ受信器６００は更に、処理ユニット６０１及び／又は検出ユニット６０３を制御するように構成された電子回路６０５を含む。特に、電子回路６０５は、ＱＫＤ受信器６００がＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードのいずれかで動作するように、例えば第２の所定の電気信号に従って処理ユニット６０１及び／又は検出ユニット６０３を駆動するように構成されている。電子ユニット６０５は、処理ユニット６０１及び／又は検出ユニット６０３を駆動する第２の所定の電気信号を設定することによりＣＶ‐ＱＫＤモード又はＤＶ‐ＱＫＤモードの選択を可能にする。電子回路６０５はハードウェア及び／又はソフトウェア要素であり得る。電子回路６０５の例は、電子スイッチ、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）、波長分割多重化装置（ＷＤＭ）、偏光制御器、その他を含むが、これらに限定されない。実施形態において、電子回路６０５はソフトウェアにより制御され得る。

【0092】

電子回路６０５の第２の所定の電気信号は、ＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードの一方をＱＫＤ受信器６００の動作モードとして選択するように、処理ユニット６０１及び／又は検出ユニット６０３のコンポーネント、特に、処理ユニット６０１及び／又は検出ユニット６０３の一以上の光電子コンポーネントを駆動するように構成し得る。第２の所定の電気信号は何らかの形態の信号であり得るが、ＣＶ‐ＱＫＤからＤＶ‐ＱＫＤへ、あるいはその逆に動作を切り替える処理ユニット及び／又は検出ユニットへの信号である。

【0093】

こうしてＱＫＤ受信器６００がＣＶ‐ＱＫＤモードとＤＶ‐ＱＫＤモードの少なくとも一方で動作するように構成されたことで、汎用的な相互運用性と再構成可能性と切り替え性とが達成され、ＱＫＤ性能が最適化され得る。

【0094】

実施形態において、ＱＫＤ受信器の一以上の光電子コンポーネントは、従来のＣＶ‐ＱＫＤ受信器とＤＶ‐ＱＫＤ受信器とにより共有される一以上の光電子コンポーネントであり得る。発明のＱＫＤ送信器と同様に、ＱＫＤ受信器の電子回路６０５は、ＤＶ‐ＱＫＤモードとＣＶ‐ＱＫＤモードとの間でＤＶ及び／又はＣＶ信号の検出を適切に行うように構成されている。

【0095】

図７Ａは、本発明の実施形態の特定実装例によるＱＫＤ受信器７００Ａを図示している。ＱＫＤ受信器７００Ａは、図５ＢのタイムビンＢＢ８４ ＤＶ‐ＱＫＤ受信器５００Ｂ２のコンポーネントと図５Ｃ（上図）のＧＧ０２ ＣＶ‐ＱＫＤ受信器５００Ｃのコンポーネントとを組み合わせたものであり、これらはこの実施形態では図６の電子回路６０５により制御されるように構成されている。ＤＶ‐ＱＫＤモードとＣＶ‐ＱＫＤモードの少なくとも一方でＱＫＤ受信器７００Ａが動作し得るように、偏光制御器ＰＣは電子回路６０５により制御される。この実施形態において、ＱＫＤ受信器７００Ａは、偏光制御器ＰＣにより制御されるように構成された偏光ビームスプリッタＰＢＳを備える。電子回路６０５は偏光制御器ＰＣを制御するように構成され、それにより、偏光制御器ＰＣは偏光ビームスプリッタＰＢＳへ信号を送るように構成され、それで、ＤＶ‐ＱＫＤ受信器又はＣＶ‐ＱＫＤ受信器のコンポーネントを、例えば、本発明のＱＫＤ送信器からそれぞれのＱＫＤ信号を受信する為に動作する。

【0096】

図７Ｂは、本発明の実施形態の別の特定実装例による代替的なＱＫＤ受信器７００Ｂを図示している。偏光ビームスプリッタＰＢＳが波長分割多重化装置ＷＤＭに置き換えられているという点で、ＱＫＤ受信器７００ＢはＱＫＤ受信器７００Ａと異なっている。ＱＫＤ受信器７００Ｂは、例えば図４Ｅの実施形態のように一方はＤＶ‐ＱＫＤモードの為の、他方はＣＶ‐ＱＫＤモードの為の二つの異なる波長／周波数でＱＫＤ送信器４００Ｆ又は４００Ｇの光源４０１Ａが動作する例で使用され得る。動作時に、ＱＫＤ送信器４００ＣはＣＶ‐ＱＫＤ及びＤＶ‐ＱＫＤ信号を波長又は周波数多重化して、ＣＶ‐ＱＫＤ及びＤＶ‐ＱＫＤ信号の波長又は周波数多重化パケットをＱＫＤ受信器７００Ｂへ送ることができる。電子回路６０５に応じて、波長分割多重化装置ＷＤＭは、ＤＶ及びＣＶ信号を分離させて対応する検出器へこれらを送るように構成されている。この多重構成では、ＱＫＤ受信器７００ＢによりＤＶ‐ＱＫＤモードとＣＶ‐ＱＫＤモードとを同時に行い得る。

【0097】

上述したタイムビンＢＢ８４プロトコルとＧＧ０２ ＣＶ‐ＱＫＤプロトコルとは、図６‐７Ｂに提案されているＱＫＤ受信器６００‐７００Ｂで行い得るＤＶ‐ＱＫＤ及びＣＶ‐ＱＫＤプロトコルのそれぞれの一例に過ぎない。しかしながら、本発明はこれらに限定されない。電子回路６０５により送られる所定の電気信号は、離散変調ＣＶ‐ＱＫＤプロトコル、コヒーレント一方向ＤＶ‐ＱＫＤプロトコル、差動移相ＤＶ‐ＱＫＤプロトコル、三状態ＤＶ‐ＱＫＤプロトコル、六状態ＤＶ‐ＱＫＤプロトコル、デコイ状態ＤＶ‐ＱＫＤプロトコル、その他など何らかのプロトコルを実行するように修正し得る。

【0098】

本発明の実施形態は、ＤＶ‐ＱＫＤモード及びＣＶ‐ＱＫＤモードの間の動作を動的に切り替え得ることで、光ファイバネットワークの汎用的で頑強な構成と相互運用性との実現を可能にするようなネットワークノード、光学ネットワーク、ＱＫＤ送信器、ＱＫＤ受信器、ネットワークノードの動作方法を提供する。

【符号の説明】

【0099】

１００ 光ファイバネットワーク
４００Ａ，４００Ｂ，４００Ｃ，４００Ｄ，４００Ｅ，４００Ｆ，４００Ｇ ＱＫＤ（量子鍵配送）送信器
４０１，４０１Ａ 光源
４０２ 電子回路
４０３ 変調器ユニット
４０５ 減衰器
４０７ ビームスプリッタ
４０９ 偏光スイッチ
５００Ａ，５００Ｂ１，５００Ｂ２，５００Ｃ 従来のＱＫＤ（量子鍵配送）受信器
５０１ 処理ユニット
５０３ 検出ユニット
６００ ＱＫＤ（量子鍵配送）受信器
６０１ 処理ユニット
６０３ 検出ユニット
６０５ 電子回路
７００Ａ，７００Ｂ ＱＫＤ（量子鍵配送）受信器
Ｎ１０１，Ｎ１０２，Ｎ１０３，Ｎ１０４，Ｎ１０５，Ｎ１０６，Ｎ１０７，Ｎ１０８ ネットワークノード
ＱＣＤ１，ＱＣＤ２，ＱＣＤ３，ＱＣＤ４，ＱＣＤ５ ＱＫＤ（量子鍵配送）通信ユニット
ＱＤＶ２，ＱＤＶ３，ＱＤＶ６ 離散量子鍵システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図4E】

【図4F】

【図4G】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【国際調査報告】