特表 2024-505095 ＱＫＤ交換システムおよびプロトコル

(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】2024-02-02

(54)【発明の名称】ＱＫＤ交換システムおよびプロトコル

(51)【国際特許分類】

   H04L 9/12 20060101AFI20240126BHJP

【ＦＩ】

H04L9/12

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023546289

(86)(22)【出願日】2022-01-28

(85)【翻訳文提出日】2023-09-27

(86)【国際出願番号】 GB2022050234

(87)【国際公開番号】W WO2022162382

(87)【国際公開日】2022-08-04

(31)【優先権主張番号】2101310.7

(32)【優先日】2021-01-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB

(31)【優先権主張番号】2106977.8

(32)【優先日】2021-05-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】522181326

【氏名又は名称】アーキット リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(74)【代理人】

【識別番号】100109335

【弁理士】

【氏名又は名称】上杉 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100120525

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100139712

【弁理士】

【氏名又は名称】那須 威夫

(74)【代理人】

【識別番号】100141553

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 信彦

(72)【発明者】

【氏名】ヨーマンズ アンドリュー

(72)【発明者】

【氏名】バーン ダリル

(72)【発明者】

【氏名】ウィリアムズ デイヴィッド

(57)【要約】

ＱＫＤネットワーク内のエンドポイントデバイスをリンクするために少なくとも２つのエンドポイントデバイスと共に使用される量子鍵分散（ＱＫＤ）リンク装置およびシステムのための方法、装置およびシステムを提供する。前記ＱＫＤリンク装置は、量子チャネルおよびクラシックチャネルを含む通信媒体を有する複数のＱＫＤリンクと、複数の量子送信機および／または複数の量子受信機を含む量子通信コンポーネントと、を含み、各エンドポイントは、各エンドポイントをＱＫＤリンク装置に接続するＱＫＤリンクが割り当てられている。各量子送信機は、１つ以上のＱＫＤリンクの量子チャネル上で量子送信を送信するように構成される。各量子受信機は、ＱＫＤリンクのうちの１つのＱＫＤリンクの量子チャネル上で量子送信を受信するように構成される。前記ＱＫＤリンク装置は、複数のクラシックトランシーバを含むクラシックトランシーバコンポーネントを含み、各クラシックトランシーバは、ＱＫＤリンクのうちの１つのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上でクラシックデータを送信するように構成され、前記ＱＫＤリンクのうちの１つのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上でクラシックデータを受信するように構成される。前記ＱＫＤリンク装置は、量子通信コンポーネントおよびクラシックトランシーバコンポーネントに接続されたコントローラを含み、前記コントローラは、前記エンドポイントに割り当てられた量子送信機を介して、前記エンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記量子チャネル上で、量子送信のために生成されたデータを前記エンドポイントにルーティングまたはスイッチングし、前記エンドポイントに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記エンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記クラシックチャネル上で、クラシック送信のためのクラシックデータを前記エンドポイントにルーティングまたはスイッチングし、必要に応じて、前記エンドポイントの前記ＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記クラシックトランシーバによって受信されたクラシックデータをルーティングまたはスイッチングするように構成される。前記コントローラは、エンドポイント間で鍵を交換するための任意のＱＫＤプロトコルを実行し、少なくともＱＫＤプロトコルに従って、ＱＫＤリンクの量子チャネルおよびクラシックチャネルを介してＱＫＤリンク装置および／または１つ以上のエンドポイント間でデータストリームをスイッチング／ルーティングするように構成されてもよい。その後、前記コントローラは、エンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記クラシックチャネルを介してエンドポイント間のセキュアな通信を可能にするように構成されてもよい。前記ＱＫＤリンク装置は、地上ＱＫＤシステム、航空機搭載ＱＫＤシステム、宇宙基地ＱＫＤシステムおよび／または衛星ＱＫＤシステム、それらの組み合わせ、それらの変更、および／または用途要件に応じて使用されてもよい。
【選択図】図４ｂ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＱＫＤネットワーク内の少なくとも２つのエンドポイントデバイスをリンクするために前記少なくとも２つのエンドポイントデバイスとともに使用される量子鍵分散ＱＫＤリンク装置であって、
それぞれ量子チャネルおよびクラシックチャネルを含む通信媒体を有する複数のＱＫＤリンクであって、前記各エンドポイントは、前記各エンドポイントを前記ＱＫＤリンク装置に接続するＱＫＤリンクが割り当てられている複数のＱＫＤリンクと、
前記ＱＫＤリンクのうちの１つの量子チャネル上で量子送信を送信するように各々が構成された複数の量子送信機を含む量子通信コンポーネントと、
前記ＱＫＤリンクの１つのクラシックチャネル上でクラシックデータを送信するように構成され、前記ＱＫＤリンクの１つのクラシックチャネル上でクラシックデータを受信するように各々が構成された複数のクラシックトランシーバを含むクラシックトランシーバコンポーネントと、
前記量子通信コンポーネントおよび前記クラシックトランシーバコンポーネントに接続されたコントローラと、を含み、前記コントローラは、
前記エンドポイントに割り当てられた量子送信機を介して、前記エンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記量子チャネル上で、量子送信のために生成されたデータを前記エンドポイントにルーティングまたはスイッチングし、
前記エンドポイントに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記エンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記クラシックチャネル上で、クラシック送信のためのクラシックデータを前記エンドポイントにルーティングまたはスイッチングし、
必要に応じて、前記エンドポイントの前記ＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記クラシックトランシーバによって受信されたクラシックデータをルーティングまたはスイッチングするように構成される、量子鍵分散ＱＫＤリンク装置。

【請求項2】

前記各ＱＫＤリンクは、前記ＱＫＤリンクの前記量子チャネルおよびクラシックチャネル上で使用するための、前記量子通信コンポーネントからの専用量子送信機と、クラシックトランシーバコンポーネントからの専用クラシックトランシーバとを有する、請求項１に記載のＱＫＤリンク装置。

【請求項3】

前記量子通信コンポーネントは、前記ＱＫＤリンクのうちの１つの量子チャネル上で量子送信を受信するように各々が構成された複数の量子受信機をさらに含み、前記ＱＫＤリンクのうちの１つ以上は、前記ＱＫＤリンクの前記量子チャネルおよび前記クラシックチャネル上で使用するための、前記量子通信コンポーネントからの専用量子受信機と、前記クラシックトランシーバコンポーネントからの専用クラシックトランシーバとを有し、前記コントローラは、さらに、前記量子受信機に割り当てられたエンドポイントデバイスの前記ＱＫＤリンクの量子チャネル上で量子送信から前記量子受信機によって受信されたデータをルーティングまたはスイッチングするように構成される、請求項１または２に記載のＱＫＤリンク装置。

【請求項4】

ＱＫＤネットワーク内の少なくとも２つのエンドポイントデバイスをリンクするために少なくとも２つのエンドポイントデバイスとともに使用される量子鍵分散ＱＫＤリンク装置であって、
それぞれ量子チャネルおよびクラシックチャネルを含む通信媒体を有する複数のＱＫＤリンクであって、前記各エンドポイントは、前記各エンドポイントを前記ＱＫＤリンク装置に接続するＱＫＤリンクが割り当てられている複数のＱＫＤリンクと、
前記ＱＫＤリンクのうちの１つの量子チャネル上で量子送信を受信するように各々が構成された複数の量子受信機を含む量子通信コンポーネントと、
前記ＱＫＤリンクの１つのクラシックチャネル上でクラシックデータを送信するように構成され、前記ＱＫＤリンクの１つのクラシックチャネル上でクラシックデータを受信するように各々が構成された複数のクラシックトランシーバを含むクラシックトランシーバコンポーネントと、
前記量子通信コンポーネントおよび前記クラシックトランシーバコンポーネントに接続されたコントローラと、を含み、前記コントローラは、
前記エンドポイントに割り当てられた量子送信機を介して、前記エンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記量子チャネル上で、前記エンドポイントからの量子送信において受信されたデータをルーティングまたはスイッチングし、
前記エンドポイントに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記エンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記クラシックチャネル上で、クラシック送信のためのクラシックデータを前記エンドポイントにルーティングまたはスイッチングし、
必要に応じて、前記エンドポイントの前記ＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記クラシックトランシーバによって受信されたクラシックデータをルーティングまたはスイッチングするように構成される、量子鍵分散ＱＫＤリンク装置。

【請求項5】

前記各ＱＫＤリンクは、前記ＱＫＤリンクの前記量子チャネルおよびクラシックチャネル上で使用するための、前記量子通信コンポーネントからの専用量子受信機と、クラシックトランシーバコンポーネントからの専用クラシックトランシーバとを有する、請求項４に記載のＱＫＤリンク装置。

【請求項6】

前記量子通信コンポーネントは、、前記ＱＫＤリンクのうちの１つの量子チャネル上で量子送信を送信するように各々が構成された複数の量子送信機をさらに含み、前記ＱＫＤリンクのうちの１つ以上は、前記ＱＫＤリンクの量子チャネルおよびクラシックチャネル上で使用するための、前記量子通信コンポーネントからの専用量子送信機と、前記クラシックトランシーバコンポーネントからの専用クラシックトランシーバとを有し、前記コントローラは、さらに、前記量子送信機に割り当てられたエンドポイントデバイスの前記ＱＫＤリンクの量子チャネル上で前記量子送信機によってエンドポイントデバイスに量子送信のために生成されたデータをルーティングまたはスイッチングするように構成される、請求項４または５に記載のＱＫＤリンク装置。

【請求項7】

前記ＱＫＤリンク装置は、前記ＱＫＤリンク装置と２つ以上のエンドポイントデバイスとの間で１つ以上のＱＫＤプロトコルを実施するために量子通信コンポーネントを制御するように構成されたコントローラコンポーネントをさらに含み、
前記コントローラコンポーネントは、
１つ以上のＱＫＤプロトコルに従って、前記エンドポイントデバイスのＱＫＤリンク上で使用するために利用可能な量子送信機または量子受信機をエンドポイントデバイスに割り当て、
２つ以上のエンドポイントデバイス間で前記ＱＫＤプロトコルのうちの１つを実施するときに、量子送信機が割り当てられたエンドポイントデバイスのうちの少なくとも１つは、量子送信を前記エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの量子チャネル上で送信するために、前記少なくとも１つのエンドポイントデバイスのための量子送信を前記少なくとも１つのエンドポイントデバイスに割り当てられた量子送信機ルーティングまたはスイッチングするように前記量子通信コンポーネントに指示し、
２つ以上のエンドポイントデバイス間で前記ＱＫＤプロトコルのうちの１つを実施するときに、量子受信機が割り当てられたエンドポイントデバイスのうちの少なくとも１つは、前記エンドポイントデバイスの前記ＱＫＤリンクの量子チャネル上で前記量子受信機によって前記少なくとも１つのエンドポイントデバイスから受信された量子送信をルーティングまたはスイッチングするように量子通信コンポーネントに指示するように構成される、請求項１～６のいずれか１項に記載のＱＫＤリンク装置。

【請求項8】

前記ＱＫＤリンク装置は、ＱＫＤリンク装置と２つ以上のエンドポイントデバイスとの間で１つ以上のＱＫＤプロトコルを実装するためにクラシック送信およびルーティングコンポーネントを制御するように構成されたコントローラコンポーネントをさらに含み、
前記コントローラコンポーネントは、
前記エンドポイントデバイスの前記ＱＫＤリンク上で使用するために、利用可能なクラシックトランシーバをエンドポイントデバイスに割り当て、
それぞれクラシックトランシーバが割り当てられた２つ以上のエンドポイントデバイス間でＱＫＤプロトコルのうちの１つを実施するときに、前記エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、２つ以上のエンドポイントデバイスのうちの１つのエンドポイントデバイスのためのクラシックデータを前記エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバにルーティングまたはスイッチングするようにクラシック送信およびルーティングコンポーネントを指示するように構成される、請求項１～７のいずれか１項に記載のＱＫＤリンク装置。

【請求項9】

前記ＱＫＤリンク装置と少なくとも２つのエンドポイントデバイスとの間で実行されるＱＫＤプロトコルのうちの１つが完了すると、前記コントローラは、さらに、前記エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの対応するクラシックチャネル上で、前記エンドポイントデバイスの各々に割り当てられたクラシックトランシーバ間のセキュアな通信をルーティングまたはスイッチングするように前記クラシック送信およびルーティングコンポーネントに指示するように構成され、前記通信は、前記２つ以上のエンドポイントデバイス間でＱＫＤプロトコルを用いて交換される鍵に基づいてセキュアされる、請求項１～８のいずれか１項に記載のＱＫＤリンク装置。

【請求項10】

前記量子送信機は光量子送信機であり、前記クラシックトランシーバは光クラシックトランシーバである、請求項１～９のいずれか１項に記載のＱＫＤリンク装置。

【請求項11】

前記１つ以上のＱＫＤリンクの通信媒体は、量子情報を送信するための量子チャネルを形成するように構成可能であり、および／または、非量子通信またはクラシック通信を送信するための１つ以上のクラシック通信チャネルを形成するように構成可能であり、
可視および／または不可視の電磁波スペクトルにおける波長を有する電磁信号を伝播可能であり、
可視光スペクトルにおける波長を有する電磁信号を伝播可能であり、
近赤外スペクトルにおける波長を有する電磁信号を伝播可能であり、
赤外スペクトルにおける波長を有する電磁信号を伝播可能であり、
マイクロ波スペクトルにおける波長を有する電磁信号を伝播可能であり、
テラヘルツ波長スペクトルにおける波長を有する電磁信号を伝播可能である任意のタイプの通信媒体またはメディアと、
少なくとも量子通信および／または非量子通信に使用される適当な電磁波長と、
可視光スペクトル、近赤外スペクトル、赤外スペクトル等からなる群のうちの少なくとも１つにおける波長を有する電磁信号を伝播可能である光通信媒体と、
光学的フリースペースと、
光ケーブルと、
マルチモード光ファイバと、
シングルモード光ファイバと、
１本以上の光ファイバと、
可視光スペクトルおよび／または近赤外スペクトル等からなる群のうちの少なくとも１つの波長における光を伝播可能である
光ファイバとからなる群のうちの少なくとも１つを含む、請求項１～１０のいずれか１項に記載のＱＫＤリンク装置。

【請求項12】

前記各ＱＫＤリンクの通信媒体は、少なくとも１つの光ファイバを含む、請求項１～１１のいずれか１項に記載のＱＫＤリンク装置。

【請求項13】

前記少なくとも１つのＱＫＤリンクの通信媒体は、前記少なくとも１つのＱＫＤリンクの量子チャネルとクラシックチャネルとによって共有されるサイングル光ファイバを有する、請求項１２に記載のＱＫＤリンク装置。

【請求項14】

前記ＱＫＤリンクのエンドポイントに割り当てられた量子送信機と、前記ＱＫＤリンクのエンドポイントに割り当てられたクラシックトランシーバとは、ＱＫＤリンク結合手段を介して、前記ＱＫＤリンクのシングル光ファイバの量子チャネルおよびクラシックチャネルに結合されている、請求項１３に記載のＱＫＤリンク装置。

【請求項15】

前記ＱＫＤリンク結合手段は、１つ以上の光スプリッタ／コンバイナデバイスまたは１つ以上の光マルチプレクサ／デマルチプレクサデバイスからなる群のうちの１つ以上を含む、請求項１３に記載のＱＫＤリンク装置。

【請求項16】

前記少なくとも１つのＱＫＤリンクの前記量子チャネルと前記クラシックチャネルとによって共有される通信媒体は、前記量子チャネル用の第１光ファイバと前記クラシックチャネル用の第２光ファイバとを含む、請求項１～１２のいずれか１項に記載のＱＫＤリンク装置。

【請求項17】

前記少なくとも１つのＱＫＤリンクの前記量子チャネルと前記クラシックチャネルとによって共有される通信媒体は、前記量子チャネル用の第１光ファイバと、前記クラシックチャネル用の第２および第３光ファイバとを含む、請求項１～１２のいずれか１項に記載のＱＫＤリンク装置。

【請求項18】

エンドポイントデバイスと、前記エンドポイントデバイスと前記量子通信コンポーネントと前記クラシック送信およびルーティングコンポーネントとの間に接続された対応するＱＫＤリンクとに関連付けられた複数の家庭またはオフィスをさらに含む、請求項１～１７のいずれか１項に記載のＱＫＤリンク装置。

【請求項19】

交換機に接続された前記ＱＫＤリンクのバックホールＱＫＤリンクを備えた、ＱＫＤリンクを収容する路側キャビネットをさらに含む、請求項１～１８のいずれか１項に記載のＱＫＤリンク装置。

【請求項20】

前記ＱＫＤリンク装置は、量子通信コンポーネントおよびコントローラを含む第１ＱＫＤリンクコンポーネントと、クラシックトランシーバルーティングコンポーネントを含む第２ＱＫＤリンクコンポーネントとを含み、前記第１ＱＫＤリンクコンポーネントはセキュア施設内に位置し、前記第２ＱＫＤリンクコンポーネントは公共施設内に位置する、請求項１～１９のいずれかに記載のＱＫＤリンク装置。

【請求項21】

前記セキュア施設は交換機であり、前記公共施設は路側キャビネットである、請求項２０に記載のＱＫＤリンク装置。

【請求項22】

前記量子通信コンポーネントおよびコントローラを含む第１ＱＫＤリンクコンポーネントと、クラシックトランシーバルーティングコンポーネントを含む第２ＱＫＤリンクコンポーネントとを含み、前記第１ＱＫＤリンクコンポーネントは、セキュアな改ざん防止筐体内に収容され、前記第１および第２ＱＫＤリンクコンポーネントは、公共施設または路側キャビネット内に位置する、請求項１～１９のいずれか１項に記載のＱＫＤリンク装置。

【請求項23】

集中ユニットと、複数の移動体ユニットにサービスするように構成された複数のラジオマスト／ラジオユニットとを含むラジオアクセスネットワークをさらに含み、前記集中ユニットおよび前記各ラジオマスト／ラジオユニットは、エンドポイントデバイスおよび対応するＱＫＤリンクに関連付けられ、前記ＱＫＤリンクは、前記エンドポイントデバイスと前記量子通信コンポーネントと前記クラシック送信およびルーティングコンポーネントとの間に接続され、前記ＱＫＤリンク装置は、前記ラジオアクセスネットワークの分散ユニット内に位置する、請求項１～１９のいずれか１項に記載のＱＫＤリンク装置。

【請求項24】

前記ラジオアクセスネットワークは、３Ｇ、４Ｇ、５Ｇ、６Ｇおよび／またはそれを超える規格の少なくとも１つ以上のラジオアクセスネットワーク規格および／または同等のラジオネットワーク／電気通信規格に基づく、請求項２３に記載のＱＫＤリンク装置。

【請求項25】

前記ラジオアクセスネットワークは５Ｇラジオアクセスネットワークである、請求項２３または２４に記載のＱＫＤリンク装置。

【請求項26】

前記ラジオアクセスネットワークは、前記ＱＫＤリンク装置と、ノード、エンティティ、ネットワークノード／エンティティ、集中ユニット、分散ユニットのコンポーネント、および／またはラジオマスト／ラジオユニットの間でＱＫＤ鍵、グループ鍵などを交換するための適切なＱＫＤプロトコルとを用いて、ＱＫＤネットワークの一部を形成し、および／またはそれによってそれらの間で量子的に安全またはセキュアな通信を可能にするように構成される、請求項２３～２５のいずれか１項に記載のＱＫＤリンク装置。

【請求項27】

衛星と、複数のエンドポイントデバイスと、前記各エンドポイントデバイスと前記量子通信コンポーネントと前記クラシック送信およびルーティングコンポーネントとの間に接続された対応するＱＫＤリンクと、をさらに含み、前記ＱＫＤリンク装置は、前記衛星内に位置する、請求項１～１９のいずれか１項に記載のＱＫＤリンク装置。

【請求項28】

前記ＱＫＤリンクの各々は、前記量子チャネルのための光学的フリースペースチャネルと、前記クラシックチャネルのための衛星通信チャネルとを含む、請求項２７に記載のＱＫＤリンク装置。

【請求項29】

前記複数のエンドポイントデバイスの各々は、光学望遠鏡および／または光トランシーバを含む、請求項２７または２８に記載のＱＫＤリンク装置。

【請求項30】

前記衛星は、ＱＫＤリンク装置と、前記衛星の軌道経路に沿ったエンドポイントデバイスおよび／または他のエンドポイントデバイスとの間でＱＫＤ鍵、グループ鍵などを交換するための適切なＱＫＤプロトコルとを用いて、前記ＱＫＤネットワークの少なくとも一部を形成し、および／またはそれによってそれらの間で量子的に安全またはセキュアな通信を可能にするように構成される、請求項２７～２９のいずれか１項に記載のＱＫＤリンク装置。

【請求項31】

前記ＱＫＤリンク装置がその中に位置する地上局エンドポイントデバイスをさらに含み、前記地上局エンドポイントデバイスは、１つ以上の光送信機および／または光受信機望遠鏡を含み、前記地上局エンドポイントデバイスは、複数の衛星および／または他のエンドポイントデバイスに割り当てられたＱＫＤリンクを介して複数の衛星および／または他のエンドポイントデバイスにサービスを提供するように構成され、前記各ＱＫＤリンクは、前記各衛星またはエンドポイントデバイスと、前記地上局エンドポイントデバイスの前記ＱＫＤリンク装置の前記量子通信コンポーネントおよびクラシック送信およびルーティングコンポーネントとの間に接続される、請求項１～１９のいずれか１項に記載のＱＫＤリンク装置。

【請求項32】

前記複数の衛星の各々は、光学望遠鏡および／または対応するＱＫＤリンク上で使用するための光トランシーバおよび衛星トランシーバとを含む、請求項３１に記載のＱＫＤリンク装置。

【請求項33】

前記他のエンドポイントデバイスは、光ファイバ接続等により前記ＱＫＤリンク装置に接続されている、請求項３１または３２に記載のＱＫＤリンク装置。

【請求項34】

前記地上局エンドポイントデバイスは、ＱＫＤリンク装置と、衛星および／または他のエンドポイントデバイスとの間でＱＫＤ鍵、グループ鍵などを交換するための適切なＱＫＤプロトコルとを用いて、前記ＱＫＤネットワークの一部を形成し、および／またはそれによってそれらの間で量子的に安全またはセキュアな通信を可能にするように構成される、請求項３１～３３のいずれかに記載のＱＫＤリンク装置。

【請求項35】

前記ＱＫＤリンク装置は、信頼されていないノードであり、前記ＱＫＤリンク装置と前記２つ以上のエンドポイントデバイスとによって実行されるＱＫＤプロトコルは、前記ＱＫＤリンク装置が、前記ＱＫＤプロトコルから結果ＱＫＤ鍵または交換された鍵出力を導き出すことができないことを確保するように構成され、前記２つ以上のエンドポイントデバイス間の通信を保護するために使用される、請求項１～３４のいずれか１項に記載のＱＫＤリンク装置。

【請求項36】

前記ＱＫＤプロトコルは、
ＢｅｎｎｅｔｔおよびＢｒａｓｓａｒｄ １９８４（ＢＢ８４）ＱＫＤプロトコルファミリーからのＱＫＤプロトコルと、
ＢＢ８４ ＱＫＤプロトコル、前記ＱＫＤリンク装置が前記エンドポイントデバイス間で交換された結果ＱＫＤ鍵を導き出すことができないことを確保するように構成されたＢＢ８４プロトコルの修正バージョンと、
Ｂｅｎｎｅｔ １９９２（Ｂ９２）ＱＫＤプロトコルと、
６状態プロトコル（ＳＳＰ）ＱＫＤプロトコルと、
Ｓｃａｒａｎｉ Ａｃｉｎ Ｒｉｂｏｒｄｙ Ｇｉｓｉｎ ２００４（ＳＡＲＧ０４）ＱＫＤプロトコルと、
Ｄｏｈｅｒｔｙ Ｐａｒｒｉｌｏ Ｓｐｅｄａｌｉｅｒｉ ２００２（ＤＰＳ０２）ＱＫＤプロトコルと、
差動位相シフト（ＤＰＳ）ＱＫＤプロトコルと、
Ｅｃｋｅｒｔ １９９１（Ｅ９１）ＱＫＤプロトコルと、
コヒーレント一方向（ＣＯＷ）ＱＫＤプロトコルと、
Ｋｈａｎ Ｍｕｒｐｈｙ Ｂｅｉｇｅ ２００９（ＫＭＢ０９）ＱＫＤプロトコルと、
Ｅｓｔｅｂａｎ Ｓｅｒｎａ ２００９（Ｓ０９）、ＱＫＤプロトコルと、
Ｓｅｒｎａ ２０１３（Ｓ１３）ＱＫＤプロトコルと、
Ａｂｕｓｈｇｒａ Ｋ Ｅｌｌｅｉｔｈｙ ２０１５（ＡＫ１５）ＱＫＤプロトコルと、
任意の１つ以上の他のもつれベースＱＫＤプロトコルと、
任意の１つ以上の将来のＱＫＤプロトコルと、
量子送信およびクラシック送信を用いてエンドポイントデバイス間でＱＫＤ鍵を交換する他の任意の適切なＱＫＤプロトコルと、からなる群のうちの１つ以上を含む、請求項１～３５のいずれか１項に記載のＱＫＤリンク装置。

【請求項37】

それらの間でＱＫＤプロトコルを実行してＱＫＤ鍵を交換する２つ以上のエンドポイントデバイスのうちの各々への量子送信は、前記各エンドポイントデバイスに割り当てられた異なる量子送信機を用いて、量子送信毎に同時に行うことができる、請求項１～３６のいずれか１項に記載のＱＫＤリンク装置。

【請求項38】

それらの間でＱＫＤプロトコルを実行してＱＫＤ鍵を交換する２つ以上のエンドポイントデバイスのうちの各々への量子送信は、前記各エンドポイントデバイスに割り当てられた異なる量子送信機を用いて順次実行することができ、前記コントローラは、他のエンドポイントデバイスの前または現在の量子送信が完了したときに前記エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの量子チャネル上で送信するために、エンドポイントデバイスの次の量子送信を、前記エンドポイントデバイスに割り当てられた対応する量子送信機にルーティングまたはスイッチングするように、前記量子通信コンポーネントに指示する、請求項１～３６のいずれか１項に記載のＱＫＤリンク装置。

【請求項39】

前記量子通信コンポーネントは、前記エンドポイントデバイスの対応するＱＫＤリンクの量子チャネルに結合された複数の量子受信機を含み、それらの間でＱＫＤ鍵を交換するためのＱＫＤプロトコルを実行する２つ以上のエンドポイントデバイスのうちの各々から受信される量子送信は、前記各エンドポイントデバイスに割り当てられた異なる量子受信機を用いて、量子通信を受信するたびに同時に実行することができる、請求項１～３８のいずれか１項に記載のＱＫＤリンク装置。

【請求項40】

前記量子通信コンポーネントは、前記エンドポイントデバイスの対応するＱＫＤリンクの量子チャネルに結合された複数の量子受信機を含み、それらの間でＱＫＤプロトコルを実行してＱＫＤ鍵を交換する２つ以上のエンドポイントデバイスのうちの各々からの量子送信は、各エンドポイントデバイスに割り当てられた異なる量子受信機を用いて順次実行することができ、前記コントローラは、他のエンドポイントデバイスの前または現在の量子送信が完了したときに前記エンドポイントデバイスからＱＫＤリンクの量子チャネル上で量子送信を受信するために、エンドポイントデバイスからの次の予測量子送信を、前記エンドポイントデバイスに割り当てられた対応する量子受信機にルーティングまたはスイッチングするように、前記量子通信コンポーネントに指示する、請求項１～３９のいずれか１項に記載のＱＫＤリンク装置。

【請求項41】

量子送信のためのランダム量子ビットまたは鍵を発生させる乱数発生器をさらに含む、請求項１～４０のいずれか１項に記載のＱＫＤリンク装置。

【請求項42】

前記発生させたランダム量子ビットまたは鍵セットが量子送信を用いてエンドポイントデバイスに送信されると、前記ＱＫＤリンク装置は、前記量子ビットまたは鍵をさらに削除する、請求項４１に記載のＱＫＤリンク装置。

【請求項43】

前記量子通信コンポーネントの各量子送信機は、ＱＫＤリンクの光ファイバに結合するための複数の整合レーザダイオードを有する集積パッケージ内で光子を発生させるための光スイッチを有する微弱パルス源ＦＰＳユニットをさらに含む、請求項１～４２のいずれか１項に記載のＱＫＤリンク装置。

【請求項44】

乱数発生器をさらに含み、前記コントローラは、前記第１エンドポイントデバイスと前記第２エンドポイントデバイスとの間でＱＫＤプロトコルを実行し、前記コントローラは、さらに、
前記第１量子受信基底を用いて第１ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を受信する前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられた量子送信機を介して、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの量子チャネル上で、前記乱数発生器から出力された量子送信のための第１第１ランダムビットまたは鍵セットを、
第１エンドポイントデバイスに、ルーティングまたはスイッチングし、
前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバによって受信された、前記第１エンドポイントデバイスによって有効に受信された第１ランダムビットまたは鍵セットのインディケーションをルーティングまたはスイッチングし、
前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で第１ランダムビットまたは鍵セットを送信するための第１量子送信基底を表すデータをルーティングまたはスイッチングし、
前記第１エンドポイントデバイスによって有効に受信された第１ランダムビットまたは鍵セットの受信されたインディケーションに対応しない第１ランダムビットまたは鍵セットの破棄に基づいて前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第１中間シンボルセットを決定し、
前記第２量子受信基底を用いて第２ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を受信する前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられた量子送信機を介して、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの量子チャネル上で、前記乱数発生器から出力された量子送信のための第２ランダムビットまたは鍵セットを、第２エンドポイントデバイスにルーティングまたはスイッチングし、
前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記クラシックチャネル上で、前記第２エンドポイントデバイスによって有効に受信された第２ランダムビットまたは鍵セットのインディケーションをルーティングまたはスイッチングし、
前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、クラシック送信を行うために、第２ランダムビットまたは鍵セットを送信するための第２量子送信基底を表すデータをルーティングまたはスイッチングし、
前記第２エンドポイントデバイスによって有効に受信された第２ランダムビットまたは鍵セットの受信されたインディケーションに対応しない第２ランダムビットまたは鍵セットの破棄に基づいて、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第２中間シンボルセットを決定し、
前記第２中間シンボルセットを用いて暗号化された第１中間シンボルセットを生成し、
前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記クラシックチャネル上で、暗号化された第１中間シンボルセットをルーティングまたはスイッチングし、前記第２エンドポイントデバイスは、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第１中間シンボルセットを、受信した第２量子送信基底および第２量子受信基底から前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第２中間シンボルセットを導出することに基づいて解読し、
前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、クラシック送信を行うために、前記第１エンドポイントデバイスから受信された第１量子送信基底と第１量子受信基底とを表すデータをルーティングまたはスイッチングし、
前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、クラシック送信を行うために、前記第２エンドポイントデバイスから受信された第２量子送信基底と第２量子受信基底とを表すデータをルーティングまたはスイッチングし、前記第１エンドポイントデバイスは、受信された第１ランダムビットセットのうち、前記第１送信基底が前記第１受信基底に等しく、前記第２送信基底が前記第２受信基底に等しいビットを除くすべてのビットの破棄に基づいて第１共有鍵を決定し、前記第２エンドポイントデバイスは、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた解読された第１中間シンボルセットのうち、前記第１送信基底が前記第１受信基底に等しく、前記第２送信基底が前記第２受信基底に等しいビットを除くすべてのビットの破棄に基づいて第２共有鍵を決定し、
前記第１および第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で前記第１および第２共有鍵に関連付けられたエラー訂正および／またはプライバシー強化を表すデータをルーティングまたはスイッチングし、前記第１および第２デバイスは、前記第１および第２共有鍵に基づいて最終共有鍵を決定するように構成される、請求項１～４３のいずれか１項に記載のＱＫＤリンク装置。

【請求項45】

乱数発生器をさらに含み、前記コントローラは、前記第１エンドポイントデバイスと前記第２エンドポイントデバイスとの間でＱＫＤプロトコルを実行し、前記コントローラは、さらに、
前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの量子チャネル上で、前記第１エンドポイントデバイスからの量子送信から、前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられた量子受信機によって受信された第１ランダムビットまたは鍵セットをルーティングまたはスイッチングし、前記量子受信機は、前記第１量子受信基底を用いて前記第１ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を受信し、前記第１エンドポイントデバイスは、第１量子送信基底を用いて前記第１ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を送信し、
前記量子受信機によって有効に受信された第１ランダムビットまたは鍵セットのインディケーションを、前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバによって、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で第１エンドポイントデバイスにルーティングまたはスイッチングし、
前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、第１第１ランダムビットまたは鍵セットを受信するための第１量子受信基底を表すデータを前記第１エンドポイントデバイスにルーティングまたはスイッチングし、
前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられた量子受信機によって有効に受信されなかった第１ランダムビットまたは鍵セットの破棄に基づいて、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第１中間シンボルセットを決定し、
前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられた量子受信機によって、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの量子チャネル上で、前記第２エンドポイントデバイスからの量子送信から受信された第２ランダムビットまたは鍵セットをルーティングまたはスイッチングし、前記量子受信機は、前記第２量子受信基底を用いて、第２ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を受信し、前記第２エンドポイントデバイスは、第２量子送信基底を用いて、第２ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を送信し、
前記量子受信機によって有効に受信された第２ランダムビットまたは鍵セットのインディケーションを、前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記第２エンドポイントデバイスにルーティングまたはスイッチングし、
前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記第２ランダムビットまたは鍵セットを受信するための第２量子受信基底を表すデータを前記第２エンドポイントデバイスにルーティングまたはスイッチングし、
前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられた量子受信機によって有効に受信されていない第２ランダムビットまたは鍵セットの破棄に基づいて、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第２中間シンボルセットを決定し、
前記第２中間シンボルセットを用いて暗号化された第１中間シンボルセットを生成し、
前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記クラシックチャネル上で暗号化された第１中間シンボルセットをルーティングまたはスイッチングし、前記第２エンドポイントデバイスは、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第２中間シンボルセットを、受信した第２量子送信基底および第２量子受信基底から導出することに基づいて、暗号化された第１中間シンボルセットを解読し、
前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上でクラシック送信を行うために、前記第１エンドポイントデバイスから受信された第１量子送信基底と第１量子受信基底とを表すデータをルーティングまたはスイッチングし、
前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記第２エンドポイントデバイスから受信された第２量子送信基底と第２量子受信基底とを表すデータをルーティングまたはスイッチングし、前記第１エンドポイントデバイスは、受信された第１ランダムビットセットのうち、前記第１送信基底が前記第１受信基底に等しく、前記第２送信基底が前記第２受信基底に等しいビットを除くすべてのビットの破棄に基づいて第１共有鍵を決定し、前記第２エンドポイントデバイスは、解読された第１中間シンボルセットのうち、前記第１送信基底が第１受信基底に等しく、前記第２送信基底が前記第２受信基底に等しいビットを除くすべてのビットの破棄に基づいて第２共有鍵を決定し、
前記第１および第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で前記第１および第２共有鍵に関連付けられたエラー訂正および／またはプライバシー強化を表すデータをルーティングまたはスイッチングし、前記第１および第２デバイスは、前記第１および第２共有鍵に基づいて最終共有鍵を決定するように構成される、請求項１～４４のいずれか１項に記載のＱＫＤリンク装置。

【請求項46】

乱数発生器をさらに含み、前記コントローラは、前記第１エンドポイントデバイスと前記第２エンドポイントデバイスとの間でＱＫＤプロトコルを実行し、さらに、
前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの量子チャネル上で、前記第１エンドポイントデバイスからの量子送信から、前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられた量子受信機によって受信された第１ランダムビットまたは鍵セットをルーティングまたはスイッチングし、前記量子受信機は、前記第１量子受信基底を用いて前記第１ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を受信し、前記第１エンドポイントデバイスは、第１量子送信基底を用いて前記第１ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を送信し、
前記量子受信機によって有効に受信された第１ランダムビットまたは鍵セットのインディケーションを、前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバによって、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で第１エンドポイントデバイスにルーティングまたはスイッチングし、
前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、第１第１ランダムビットまたは鍵セットを受信するための第１量子受信基底を表すデータを前記第１エンドポイントデバイスにルーティングまたはスイッチングし、
前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられた量子受信機によって有効に受信されなかった第１ランダムビットまたは鍵セットの破棄に基づいて、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第１中間シンボルセットを決定し、
前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられた量子受信機によって、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの量子チャネル上で、乱数発生器から出力された量子送信のための第２ランダムビットまたは鍵セットを前記第２エンドポイントデバイスにルーティングまたはスイッチングし、第２エンドポイントデバイスは、第２量子受信基底を用いて前記第２ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を受信し、
前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記クラシックチャネル上で、前記第２エンドポイントデバイスによって有効に受信された第２ランダムビットまたは鍵セットのインディケーションをルーティングまたはスイッチングし、
前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、クラシック送信を行うために、第２ランダムビットまたは鍵セットを送信するための第２量子送信基底を表すデータをルーティングまたはスイッチングし、
前記第２エンドポイントデバイスによって有効に受信された第２ランダムビットまたは鍵セットの受信されたインディケーションに対応しない第２ランダムビットまたは鍵セットの破棄に基づいて、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第２中間シンボルセットを決定し、
前記第２中間シンボルセットを用いて暗号化された第１中間シンボルセットを生成し、
前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記クラシックチャネル上で暗号化された第１中間シンボルセットをルーティングまたはスイッチングし、前記第２エンドポイントデバイスは、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第２中間シンボルセットを、受信した第２量子送信基底および第２量子受信基底から導出することに基づいて、暗号化された第１中間シンボルセットを解読し、
前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上でクラシック送信を行うために、前記第１エンドポイントデバイスから受信された第１量子送信基底と第１量子受信基底とを表すデータをルーティングまたはスイッチングし、
前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記第２エンドポイントデバイスから受信された第２量子送信基底と第２量子受信基底とを表すデータをルーティングまたはスイッチングし、前記第１エンドポイントデバイスは、受信された第１ランダムビットセットのうち、前記第１送信基底が前記第１受信基底に等しく、前記第２送信基底が前記第２受信基底に等しいビットを除くすべてのビットの破棄に基づいて第１共有鍵を決定し、前記第２エンドポイントデバイスは、解読された第１中間シンボルセットのうち、前記第１送信基底が第１受信基底に等しく、前記第２送信基底が前記第２受信基底に等しいビットを除くすべてのビットの破棄に基づいて第２共有鍵を決定し、
前記第１および第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で前記第１および第２共有鍵に関連付けられたエラー訂正および／またはプライバシー強化を表すデータをルーティングまたはスイッチングし、前記第１および第２デバイスは、前記第１および第２共有鍵に基づいて最終共有鍵を決定するように構成されるように構成される、請求項１～４５のいずれか１項に記載のＱＫＤリンク装置。

【請求項47】

ＱＫＤネットワーク内の少なくとも２つのエンドポイントデバイスをリンクするための量子鍵分散ＱＫＤリンク装置を制御するためのコンピュータ実装方法であって、前記ＱＫＤリンク装置は、
それぞれ量子チャネルおよびクラシックチャネルを含む通信媒体を有する複数のＱＫＤリンクであって、前記各エンドポイントは、前記各エンドポイントを前記ＱＫＤリンク装置に接続するＱＫＤリンクが割り当てられている
複数のＱＫＤリンクと、
前記ＱＫＤリンクのうちの１つの量子チャネル上で量子送信を送信するように各々が構成された複数の量子送信機を含む量子通信コンポーネントと、
前記ＱＫＤリンクの１つのクラシックチャネル上でクラシックデータを送信するように構成され、前記ＱＫＤリンクの１つのクラシックチャネル上でクラシックデータを受信するように各々が構成された複数のクラシックトランシーバを含むクラシックトランシーバコンポーネントと、を含み、
前記方法は、
前記エンドポイントに割り当てられた量子送信機を介して、前記エンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記量子チャネル上で、量子送信のために生成されたデータを前記エンドポイントにルーティングまたはスイッチングするステップと、
前記エンドポイントに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記エンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記クラシックチャネル上で、クラシック送信のためのクラシックデータを前記エンドポイントにルーティングまたはスイッチングするステップと、
必要に応じて、前記エンドポイントの前記ＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記クラシックトランシーバによって受信されたクラシックデータをルーティングまたはスイッチングするステップと、を含む、コンピュータ実装方法。

【請求項48】

利用可能な量子送信機をエンドポイントデバイスのＱＫＤリンクを上で使用するために前記エンドポイントデバイスに割り当てるステップと、
それぞれ量子送信機が割り当てられた２つ以上のエンドポイントデバイス間で前記ＱＫＤプロトコルのうちの１つを実施するときに、前記エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの量子チャネル上で前記量子送信を送信するために、前記２つ以上のエンドポイントデバイスのための量子送信を前記２つ以上のエンドポイントデバイスに割り当てられた量子送信機にルーティングまたはスイッチングするように前記量子通信コンポーネントに指示するステップと、をさらに含む、請求項４７に記載のコンピュータ実装方法。

【請求項49】

前記エンドポイントデバイスのＱＫＤリンク上で使用するために、利用可能なクラシックトランシーバを前記エンドポイントデバイスに割り当てるステップと、
それぞれクラシックトランシーバが割り当てられた２つ以上のエンドポイントデバイス間でＱＫＤプロトコルのうちの１つを実施するときに、前記２つ以上のエンドポイントデバイスのうちの１つのためのクラシックデータを、前記エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバにルーティングまたはスイッチングするように、クラシック送信およびルーティングコンポーネントに指示するステップと、をさらに含む、請求項４７～４８のいずれか１項に記載のコンピュータ実装方法。

【請求項50】

前記ＱＫＤリンク装置と少なくとも２つのエンドポイントデバイスとの間で実行されるＱＫＤプロトコルのうちの１つが完了するときに、前記２つ以上のエンドポイントデバイスに対して、前記エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの対応するクラシックチャネル上で、前記エンドポイントデバイスの各々に割り当てられたクラシックトランシーバ間のセキュアな通信をルーティングまたはスイッチングするように前記クラシック送信およびルーティングコンポーネントに指示するステップをさらに含む、請求項４７～４９のいずれか１項に記載のコンピュータ実装方法。

【請求項51】

請求項１～４６のいずれか１項に記載のＱＫＤリンク装置によって実行される１つ以上の方法ステップをさらに含む、請求項４７～４９のいずれか１項に記載のコンピュータ実装方法。

【請求項52】

第１エンドポイントデバイスと第２エンドポイントデバイスとの間でＱＫＤプロトコルを実行するステップをさらに含み、前記方法は、
前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの量子チャネル上で、前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられた量子送信機を介して、乱数発生器から出力された量子送信のための第１第１ランダムビットまたは鍵セットを、前記第１エンドポイントデバイスにルーティングまたはスイッチングするステップであって、前記第１エンドポイントデバイスは、第１量子受信基底を用いて前記第１第１ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を受信するステップと、
前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバによって受信された、前記第１エンドポイントデバイスによって有効に受信された第１ランダムビットまたは鍵セットのインディケーションをルーティングまたはスイッチングするステップと、
前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、第１ランダムビットまたは鍵セットを送信するための第１量子送信基底を表すデータをルーティングまたはスイッチングするステップと、
第１エンドポイントデバイスによって有効に受信された第１ランダムビットまたは鍵セットの受信されたインディケーションに対応しない第１ランダムビットまたは鍵セットの破棄に基づいて、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第１中間シンボルセットを決定するステップと、
前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの量子チャネル上で、前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられた量子送信機を介して、乱数発生器から出力された量子送信のための第２ランダムビットまたは鍵セットをルーティングまたはスイッチングするステップであって、前記第２エンドポイントデバイスは、第２量子受信基底を用いて、第２ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を受信するステップと、
前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記クラシックチャネル上で、前記第２エンドポイントデバイスによって有効に受信された第２ランダムビットまたは鍵セットのインディケーションをルーティングまたはスイッチングする
ステップと、
前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、クラシック送信を行うために、第２ランダムビットまたは鍵セットを送信するための第２量子送信基底を表すデータをルーティングまたはスイッチングするステップと、
前記第２エンドポイントデバイスによって有効に受信された第２ランダムビットまたは鍵セットの受信されたインディケーションに対応しない第２ランダムビットまたは鍵セットの破棄に基づいて、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第２中間シンボルセットを決定するステップと、
前記第２中間シンボルセットを用いて暗号化された第１中間シンボルセットを生成するステップと、
前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記クラシックチャネル上で暗号化された第１中間シンボルセットをルーティングまたはスイッチングし、前記第２エンドポイントデバイスは、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第２中間シンボルセットを、受信した第２量子送信基底および第２量子受信基底から導出することに基づいて、暗号化された第１中間シンボルセットを解読するステップと、
前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上でクラシック送信を行うために、前記第１エンドポイントデバイスから受信された第１量子送信基底と第１量子受信基底とを表すデータをルーティングまたはスイッチングするステップと、
前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記第２エンドポイントデバイスから受信された第２量子送信基底と第２量子受信基底とを表すデータをルーティングまたはスイッチングし、前記第１エンドポイントデバイスは、受信された第１ランダムビットセットのうち、前記第１送信基底が前記第１受信基底に等しく、前記第２送信基底が前記第２受信基底に等しいビットを除くすべてのビットの破棄に基づいて第１共有鍵を決定し、前記第２エンドポイントデバイスは、解読された第１中間シンボルセットのうち、前記第１送信基底が第１受信基底に等しく、前記第２送信基底が前記第２受信基底に等しいビットを除くすべてのビットの破棄に基づいて第２共有鍵を決定するステップと、
第１および第２共有鍵に関連付けられたエラー訂正および／またはプライバシー強化を表すデータが、第１および第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上でルーティングまたはスイッチングされ、第１および第２デバイスは、第１および第２共有鍵に基づいて最終共有鍵を決定するステップと、をさらに含む、請求項４７～５１のいずれか１項に記載のコンピュータ実装方法。

【請求項53】

第１エンドポイントデバイスと第２エンドポイントデバイスとの間でＱＫＤプロトコルを実行するステップをさらに含み、前記方法は、
前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの量子チャネル上で、前記第１エンドポイントデバイスからの量子送信から、前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられた量子受信機によって受信された第１ランダムビットまたは鍵セットをルーティングまたはスイッチングし、前記量子受信機は、前記第１量子受信基底を用いて前記第１ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を受信し、前記第１エンドポイントデバイスは、第１量子送信基底を用いて前記第１ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を送信するステップと、
前記量子受信機によって有効に受信された第１ランダムビットまたは鍵セットのインディケーションを、前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバによって、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で第１エンドポイントデバイスにルーティングまたはスイッチングするステップと、
前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、第１第１ランダムビットまたは鍵セットを受信するための第１量子受信基底を表すデータを前記第１エンドポイントデバイスにルーティングまたはスイッチングするステップと、
前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられた量子受信機によって有効に受信されなかった第１ランダムビットまたは鍵セットの破棄に基づいて、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第１中間シンボルセットを決定するステップと、
前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられた量子受信機によって、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの量子チャネル上で、前記第２エンドポイントデバイスからの量子送信から受信された第２ランダムビットまたは鍵セットをルーティングまたはスイッチングし、前記量子受信機は、前記第２量子受信基底を用いて、第２ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を受信し、前記第２エンドポイントデバイスは、第２量子送信基底を用いて、第２ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を送信するステップと、
前記量子受信機によって有効に受信された第２ランダムビットまたは鍵セットのインディケーションを、前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記第２エンドポイントデバイスにルーティングまたはスイッチングするステップと、
前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記第２ランダムビットまたは鍵セットを受信するための第２量子受信基底を表すデータを前記第２エンドポイントデバイスにルーティングまたはスイッチングするステップと、
前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられた量子受信機によって有効に受信されていない第２ランダムビットまたは鍵セットの破棄に基づいて、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第２中間シンボルセットを決定する
ステップと、
前記第２中間シンボルセットを用いて暗号化された第１中間シンボルセットを生成するステップと、
前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記クラシックチャネル上で暗号化された第１中間シンボルセットをルーティングまたはスイッチングし、前記第２エンドポイントデバイスは、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第２中間シンボルセットを、受信した第２量子送信基底および第２量子受信基底から導出することに基づいて、暗号化された第１中間シンボルセットを解読するステップと、
前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上でクラシック送信を行うために、前記第１エンドポイントデバイスから受信された第１量子送信基底と第１量子受信基底とを表すデータをルーティングまたはスイッチングするステップと、
前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記第２エンドポイントデバイスから受信された第２量子送信基底と第２量子受信基底とを表すデータをルーティングまたはスイッチングし、前記第１エンドポイントデバイスは、受信された第１ランダムビットセットのうち、前記第１送信基底が前記第１受信基底に等しく、前記第２送信基底が前記第２受信基底に等しいビットを除くすべてのビットの破棄に基づいて第１共有鍵を決定し、前記第２エンドポイントデバイスは、解読された第１中間シンボルセットのうち、前記第１送信基底が第１受信基底に等しく、前記第２送信基底が前記第２受信基底に等しいビットを除くすべてのビットの破棄に基づいて第２共有鍵を決定するステップと、
前記第１および第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で前記第１および第２共有鍵に関連付けられたエラー訂正および／またはプライバシー強化を表すデータをルーティングまたはスイッチングし、前記第１および第２デバイスは、前記第１および第２共有鍵に基づいて最終共有鍵を決定するステップと、をさらに含む、請求項４７～５１のいずれか１項に記載のコンピュータ実装方法。

【請求項54】

第１エンドポイントデバイスと第２エンドポイントデバイスとの間でＱＫＤプロトコルを実行するステップをさらに含み、前記方法は、
前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの量子チャネル上で、前記第１エンドポイントデバイスからの量子送信から、前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられた量子受信機によって受信された第１ランダムビットまたは鍵セットをルーティングまたはスイッチングし、前記量子受信機は、前記第１量子受信基底を用いて前記第１ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を受信し、前記第１エンドポイントデバイスは、第１量子送信基底を用いて前記第１ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を送信する
ステップと、
前記量子受信機によって有効に受信された第１ランダムビットまたは鍵セットのインディケーションを、前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバによって、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で第１エンドポイントデバイスにルーティングまたはスイッチングするステップと、
前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、第１第１ランダムビットまたは鍵セットを受信するための第１量子受信基底を表すデータを前記第１エンドポイントデバイスにルーティングまたはスイッチングするステップと、
前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられた量子受信機によって有効に受信されなかった第１ランダムビットまたは鍵セットの破棄に基づいて、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第１中間シンボルセットを決定するステップと、
前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられた量子受信機によって、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの量子チャネル上で、乱数発生器から出力された量子送信のための第２ランダムビットまたは鍵セットを前記第２エンドポイントデバイスにルーティングまたはスイッチングし、第２エンドポイントデバイスは、第２量子受信基底を用いて前記第２ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を受信するステップと、
前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記クラシックチャネル上で、前記第２エンドポイントデバイスによって有効に受信された第２ランダムビットまたは鍵セットのインディケーションをルーティングまたはスイッチングするステップと、
前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、クラシック送信を行うために、第２ランダムビットまたは鍵セットを送信するための第２量子送信基底を表すデータをルーティングまたはスイッチングするステップと、
前記第２エンドポイントデバイスによって有効に受信された第２ランダムビットまたは鍵セットの受信されたインディケーションに対応しない第２ランダムビットまたは鍵セットの破棄に基づいて、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第２中間シンボルセットを決定するステップと、
前記第２中間シンボルセットを用いて暗号化された第１中間シンボルセットを生成するステップと、
前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記クラシックチャネル上で暗号化された第１中間シンボルセットをルーティングまたはスイッチングし、前記第２エンドポイントデバイスは、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第２中間シンボルセットを、受信した第２量子送信基底および第２量子受信基底から導出することに基づいて、暗号化された第１中間シンボルセットを解読するステップと、
前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上でクラシック送信を行うために、前記第１エンドポイントデバイスから受信された第１量子送信基底と第１量子受信基底とを表すデータをルーティングまたはスイッチングするステップと、
前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記第２エンドポイントデバイスから受信された第２量子送信基底と第２量子受信基底とを表すデータをルーティングまたはスイッチングし、前記第１エンドポイントデバイスは、受信された第１ランダムビットセットのうち、前記第１送信基底が前記第１受信基底に等しく、前記第２送信基底が前記第２受信基底に等しいビットを除くすべてのビットの破棄に基づいて第１共有鍵を決定し、前記第２エンドポイントデバイスは、解読された第１中間シンボルセットのうち、前記第１送信基底が第１受信基底に等しく、前記第２送信基底が前記第２受信基底に等しいビットを除くすべてのビットの破棄に基づいて第２共有鍵を決定するステップと、
前記第１および第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で前記第１および第２共有鍵に関連付けられたエラー訂正および／またはプライバシー強化を表すデータをルーティングまたはスイッチングし、前記第１および第２デバイスは、前記第１および第２共有鍵に基づいて最終共有鍵を決定するステップと、をさらに含む、請求項４７～５１のいずれか１項に記載のコンピュータ実装方法。

【請求項55】

請求項４７～５４のいずれか１項に記載のＱＫＤリンク装置を介して第１エンドポイントデバイスと第２エンドポイントデバイスとの間でＱＫＤプロトコルを実行するためのコンピュータ実装方法であって、
前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの量子チャネル上で、乱数発生器から出力された量子送信のための第１第１ランダムビットまたは鍵セットを前記ＱＫＤリンク装置から前記第１エンドポイントデバイスに送信するステップであって、前記第１エンドポイントデバイスは、第１量子受信基底を用いて、第１第１ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を受信するステップと、
前記第１エンドポイントデバイスから、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で前記第１エンドポイントデバイスによって有効に受信された第１ランダムビットまたは鍵セットのインディケーションを受信するステップと、
前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で前記第１ランダムビットまたは鍵セットを送信するために使用される第１量子送信基底を表すデータを前記ＱＫＤリンク装置から前記第１エンドポイントデバイスに送信するステップと、
前記第１エンドポイントデバイスによって有効に受信された第１ランダムビットまたは鍵セットの受信されたインディケーションに対応しない第１ランダムビットまたは鍵セットの破棄に基づいて前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第１中間シンボルセットを決定するステップと、
前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの量子チャネル上で、乱数発生器から出力された量子送信のための第２ランダムビットまたは鍵セットを前記ＱＫＤリンク装置から前記第２エンドポイントデバイスに送信するステップであって、前記第２エンドポイントデバイスは第２量子受信基底を用いて第２ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を受信するステップと、
前記第２エンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記クラシックチャネル上で前記第２エンドポイントデバイスによって有効に受信された第２ランダムビットまたは鍵セットのインディケーションを前記第２エンドポイントデバイスから受信するステップと、
前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記第２ランダムビットまたは鍵セットを送信するための第２量子送信基底を表すデータを前記第２エンドポイントデバイスに送信するステップと、
前記第２エンドポイントデバイスによって有効に受信された第２ランダムビットまたは鍵セットの受信されたインディケーションに対応しない第２ランダムビットまたは鍵セットの破棄に基づいて、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第２中間シンボルセットを決定するステップと、
前記第２中間シンボルセットを用いて暗号化された第１中間シンボルセットを生成するステップと、
前記第２エンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記クラシックチャネル上で暗号化された第１中間シンボルセットを前記第２エンドポイントデバイスに送信するステップであって、前記第２エンドポイントデバイスは、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第２中間シンボルセットを、受信した第２量子送信基底および第２量子受信基底から導出することに基づいて、暗号化された第１中間シンボルセットを解読するステップと、
前記第１エンドポイントデバイスから、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記第１量子送信基底および第１量子受信基底を表すデータを受信するステップと、
前記第１量子送信基底と前記第１量子受信基底とを表すデータを、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で前記第２エンドポイントデバイスに送信するステップと、
前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記第２量子送信基底と前記第２量子受信基底とを表すデータを前記第２エンドポイントデバイスから受信するステップと、
前記第２量子送信基底と前記第２量子受信基底とを表すデータを、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で前記第１エンドポイントデバイスに送信するステップであって、前記第１エンドポイントデバイスは、受信された第１ランダムビットセットのうち、前記第１送信基底が前記第１受信基底に等しく、前記第２送信基底が前記第２受信基底に等しいビットを除くすべてのビットの破棄に基づいて第１共有鍵を決定し、前記第２エンドポイントデバイスは、解読された第１中間シンボルセットのうち、前記第１送信基底が第１受信基底に等しく、前記第２送信基底が前記第２受信基底に等しいビットを除くすべてのビットの破棄に基づいて第２共有鍵を決定するステップと、
前記第１および第２エンドポイントデバイス間では、前記第１および第２共有鍵に関連付けられたエラー訂正および／またはプライバシー強化を表すデータを、前記第１および第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で送信するステップであって、前記第１および第２デバイスは、前記第１および第２共有鍵に関連付けられたエラー訂正および／またはプライバシー強化に基づいて最終共有鍵を決定するステップと、をさらに含む、コンピュータ実装方法。

【請求項56】

請求項４７～５５のいずれか１項に記載のＱＫＤリンク装置を介して第１エンドポイントデバイスと第２エンドポイントデバイスとの間でＱＫＤプロトコルを実行するためのコンピュータ実装方法であって、
前記第１エンドポイントデバイスから、第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの量子チャネル上で、第１エンドポイントデバイスの量子送信からの第１ランダムビットまたは鍵セットを受信するステップであって、前記第１量子受信基底は、前記第１第１ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を受信するために使用され、前記第１エンドポイントデバイスは、前記第１量子送信基底を用いて前記第１第１ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を送信するステップと、
前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で有効に受信された第１ランダムビットまたは鍵セットのインディケーションを前記第１エンドポイントデバイスに送信するステップと、
前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で前記第１ランダムビットまたは鍵セットを受信するための第１量子受信基底を表すデータを前記第１エンドポイントデバイスに送信するステップと、
前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられた量子受信機によって有効に受信されなかった第１ランダムビットまたは鍵セットの破棄に基づいて、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第１中間シンボルセットを決定するステップと、
前記第２エンドポイントデバイスから、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの量子チャネル上で、前記第２エンドポイントデバイスの量子送信からの第２ランダムビットまたは鍵セットを受信するステップであって、前記第２量子受信基底は、前記第２ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を受信するために使用され、前記第２エンドポイントデバイスは、前記第２量子送信基底を用いて、前記第２ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を送信するステップと、
前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で有効に受信された第２ランダムビットまたは鍵セットのインディケーションを前記第２エンドポイントデバイスに送信するステップと、
前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で前記第２ランダムビットまたは鍵セットを受信するための第２量子受信基底を表すデータを前記第２エンドポイントデバイスに送信するステップと、
前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられた量子受信機によって有効に受信されなかった第２ランダムビットまたは鍵セットの破棄に基づいて、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第２中間シンボルセットを決定するステップと、
前記第２中間シンボルセットを用いて暗号化された第１中間シンボルセットを生成するステップと、
前記第２エンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記クラシックチャネル上で暗号化された第１中間シンボルセットを前記第２エンドポイントデバイスに送信するステップであって、前記第２エンドポイントデバイスは、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第２中間シンボルセットを、受信した第２量子送信基底および第２量子受信基底から導出することに基づいて、暗号化された第１中間シンボルセットを解読するステップと、
前記第１エンドポイントデバイスから、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記第１量子送信基底と前記第１量子受信基底を表すデータを受信するステップと、
前記第１量子送信基底と前記第１量子受信基底とを表すデータを、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で前記第２エンドポイントデバイスに送信するステップと、
前記第２量子送信基底と前記第２量子受信基底を表すデータを、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記第２エンドポイントデバイスから受信するステップと、
前記第２量子送信基底と前記第２量子受信基底とを表すデータを、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で前記第１エンドポイントデバイスに送信するステップであって、前記第１エンドポイントデバイスは、受信された第１ランダムビットセットのうち、前記第１送信基底が前記第１受信基底に等しく、前記第２送信基底が前記第２受信基底に等しいビットを除くすべてのビットの破棄に基づいて第１共有鍵を決定し、前記第２エンドポイントデバイスは、解読された第１中間シンボルセットのうち、前記第１送信基底が第１受信基底に等しく、前記第２送信基底が前記第２受信基底に等しいビットを除くすべてのビットの破棄に基づいて第２共有鍵を決定するステップと、
前記第１および第２エンドポイントデバイス間では、前記第１および第２共有鍵に関連付けられたエラー訂正および／またはプライバシー強化を表すデータを、前記第１および第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で送信するステップであって、前記第１および第２デバイスは、前記第１および第２共有鍵に関連付けられたエラー訂正および／またはプライバシー強化に基づいて最終共有鍵を決定するステップと、をさらに含む、コンピュータ実装方法。

【請求項57】

請求項４７～５６のいずれか１項に記載のＱＫＤリンク装置を介して第１エンドポイントデバイスと第２エンドポイントデバイスとの間でＱＫＤプロトコルを実行するためのコンピュータ実装方法であって、
前記第１エンドポイントデバイスから、第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの量子チャネル上で、第１エンドポイントデバイスの量子送信からの第１ランダムビットまたは鍵セットを受信するステップであって、前記第１量子受信基底は、前記第１第１ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を受信するために使用され、前記第１エンドポイントデバイスは、前記第１量子送信基底を用いて前記第１第１ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を送信するステップと、
前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で有効に受信された第１ランダムビットまたは鍵セットのインディケーションを前記第１エンドポイントデバイスに送信するステップと、
前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で前記第１ランダムビットまたは鍵セットを受信するための第１量子受信基底を表すデータを前記第１エンドポイントデバイスに送信するステップと、
前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられた量子受信機によって有効に受信されなかった第１ランダムビットまたは鍵セットの破棄に基づいて、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第１中間シンボルセットを決定するステップと、
前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの量子チャネル上で、乱数発生器から出力された量子送信のための第２ランダムビットまたは鍵セットを前記ＱＫＤリンク装置から前記第２エンドポイントデバイスに送信するステップであって、前記第２エンドポイントデバイスは第２量子受信基底を用いて第２ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を受信するステップと、
前記第２エンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記クラシックチャネル上で前記第２エンドポイントデバイスによって有効に受信された第２ランダムビットまたは鍵セットのインディケーションを前記第２エンドポイントデバイスから受信するステップと、
前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記第２ランダムビットまたは鍵セットを送信するための第２量子送信基底を表すデータを前記第２エンドポイントデバイスに送信するステップと、
前記第２エンドポイントデバイスによって有効に受信された第２ランダムビットまたは鍵セットの受信されたインディケーションに対応しない第２ランダムビットまたは鍵セットの破棄に基づいて、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第２中間シンボルセットを決定するステップと、
前記第２部分鍵を用いて暗号化された第１部分鍵を生成するステップと、
前記暗号化された第１部分鍵を、前記第２エンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記クラシックチャネル上で前記第２エンドポイントデバイスに送信するステップであって、前記第２エンドポイントデバイスは、受信された第２量子送信基底および第２量子受信基底から前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた前記第２中間シンボルセットを導出することに基づいて、暗号化された第１中間シンボルセットを解読するステップと、
前記第１エンドポイントデバイスから、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記第１量子送信基底および第１量子受信基底を表すデータを受信するステップと、
前記第１量子送信基底と前記第１量子受信基底とを表すデータを、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で前記第２エンドポイントデバイスに送信するステップと、
前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記第２量子送信基底と前記第２量子受信基底とを表すデータを前記第２エンドポイントデバイスから受信するステップと、
前記第２量子送信基底と前記第２量子受信基底とを表すデータを、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で前記第１エンドポイントデバイスに送信するステップであって、前記第１エンドポイントデバイスは、受信された第１ランダムビットセットのうち、前記第１送信基底が前記第１受信基底に等しく、前記第２送信基底が前記第２受信基底に等しいビットを除くすべてのビットの破棄に基づいて第１共有鍵を決定し、前記第２エンドポイントデバイスは、解読された第１中間シンボルセットのうち、前記第１送信基底が第１受信基底に等しく、前記第２送信基底が前記第２受信基底に等しいビットを除くすべてのビットの破棄に基づいて第２共有鍵を決定するステップと、
前記第１および第２エンドポイントデバイス間では、前記第１および第２共有鍵に関連付けられたエラー訂正および／またはプライバシー強化を表すデータを、前記第１および第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で送信するステップであって、前記第１および第２デバイスは、前記第１および第２共有鍵に関連付けられたエラー訂正および／またはプライバシー強化に基づいて最終共有鍵を決定するステップと、をさらに含む、コンピュータ実装方法。

【請求項58】

システムであって、
請求項１～４６のいずれか１項に記載のＱＫＤリンク装置と、
各々がＱＫＤリンクを介して前記ＱＫＤリンク装置に結合された複数のエンドポイントデバイスと、を含み、
前記ＱＫＤリンク装置は、２つ以上のエンドポイントデバイスをＱＫＤネットワークにリンクするように構成される、システム。

【請求項59】

コンピュータ可読媒体であって、プロセッサ上で実行されると、請求項４７～５７のいずれかに記載のコンピュータ実装方法を前記プロセッサに実行させるコンピュータコードまたは命令を格納した、コンピュータ可読媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［関連出願の相互参照］
本願は、２０２１年１月２９日に出願された「ＱＫＤスイッチングシステム」と題する英国特許出願第２１０１３１０．７号に基づく利益を主張し、その開示はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

本明細書は、量子鍵割当て交換装置を用いてセキュアな通信を行うためのシステム、装置、方法、プロトコル、および／または用途に関する。

【背景技術】

【0003】

大規模な量子コンピュータの到来により、鍵ネゴシエーションに用いられるクラシックな（例えば、因数分解や離散対数ベースの）鍵交換方法は、攻撃に弱く、安全性を提供できなくなる。量子鍵配布（ＱＫＤ）は、暗号化されたＱＫＤプロトコルを実現するセキュアな通信方法であり、鍵配布に使用される量子力学的コンポーネントに関連している。これにより、対応するエンドポイントデバイスを有する２つのパーティは、通常は自分たちだけが知っている共有ランダム鍵または暗号鍵を発生させることができ、その後、その鍵を用いて、自分たちのエンドポイントデバイス間の通信におけるメッセージを暗号化および解読することができる。ポスト量子アルゴリズムはＱＫＤの代替手段を提供するが、それらの基底はまだ発見されていない数学的攻撃を受ける可能性がある。ＱＫＤは、最初の数の共有秘密材料を所有する双方のエンドポイントデバイス間で無条件に安全な鍵プロトコルを提供する。

【0004】

ＱＫＤは、量子物理学の証明を頼りに、量子符号化されたリンクを介して送信されるデータが傍受されないことを確保するために、２つのエンドポイント間で証明可能な安全な方法で鍵（または他の秘密資料）を配布することを可能にする技術として発展してきた。ＱＫＤを複数の端末に拡張するには多くの課題がある。ＱＫＤネットワークの現在の設計は、一般に３つのアーキテクチャモードに分けられる。例えば、１）第１ＱＫＤアーキテクチャは、信頼されたノード間に何らかの形のルーティングを持つ中継器として機能する信頼されたノードと接続された地上ＱＫＤリンクのメッシュに基づいてもよい。現在の地上ＱＫＤ技術には距離制限があるため、ノードの位置には技術的制限が存在する。２）第２ＱＫＤアーキテクチャは、量子信号がエンドポイント間で切り替わるグランドＱＫＤリンクのメッシュに基づいてもよい。従来技術では、これが光スイッチによって、またはビームスプリッタを用いてネットワーク上で量子信号をランダムにルーティングすることによって実行されることが記載されている。距離の制限を除けば、この種の交換ネットワークを数千のエンドポイントにまで拡張することは難しい。あるいは、３）衛星ＱＫＤ技術は、中間信頼ノードを必要とせずに、潜在的なグローバルカバレッジを有する。しかし、ＱＫＤ送信機／受信機技術の複雑さとエンドポイント衛星ＱＫＤリンクのコストは比較的高く、マスマーケット展開や大規模展開には全く負担がかからない。

【0005】

例えば、ＢｅｎｎｅｔｔおよびＢｒａｓｓａｒｄ １９８４（ＢＢ８４）ＱＫＤプロトコルは、情報を送信するために光子偏光基底またはタイムボックス符号化または他の変調技術を使用するＱＫＤプロトコルとしてよく知られている。ＢＢ８４ ＱＫＤプロトコルが光ファイバリンク上で使用される場合、タイムボックス符号化または任意の他の適切な変調技術は、まだ使用されてもよいが、光ファイバリンクには、光子偏波よりも適している可能性がある。ＢＢ８４ ＱＫＤプロトコルの以下の例示的な実装は、光学的フリースペースチャネル上でのフォトニック偏光の使用を参照して説明されるが、これは単なる一例であり、ＢＢ８４ ＱＫＤプロトコルは、例えばタイムボックス符号化および／または光チャネルのタイプのための任意の他の適切な変調技術など、光チャネルのタイプに応じて他の変調技術を使用するように設計されてもよいが、これらに限定されるものではないことを、当業者は理解するであろう。必要とされるのは、基底セットを形成するために変調技術を使用することだけであり、基底セットの各々は直交する、および／または一意であるか、または識別可能である。この例では、光子偏光を使用する場合、ＢＢ８４ ＱＫＤプロトコルは、少なくとも２対の共役光子偏光基底を含む基底のセット（例えば、基底のセットは、例えば直線光子基底（例えば、垂直（０°）および水平（９０°）偏光）および対角光子基底（例えば、４５°および１３５°偏光）または左旋および右旋の円形基底等）を含むが、これらに限定されない）を用いて実施することができる。）ＢＢ８４プロトコルでは、ＱＫＤは、送信エンドポイントデバイスまたは装置（例えば、Ａｌｉｃｅと一般的に呼ばれる）と受信エンドポイントデバイス（例えば、ＢｏｂまたはＣａｒｏｌと一般的に呼ばれる）との間で実施される。送信側エンドポイントデバイスまたは装置（ここでは、中間デバイスまたはリンクデバイスとも呼ばれる）と受信側エンドポイントデバイスとは、量子情報（例えば、量子状態）の送信を可能にする量子通信チャネル上で接続される。量子チャネルは、例えば光ファイバまたは光学的フリースペースであってもよいが、これらに限定されない。さらに、送信側デバイスおよび受信機デバイスは、非量子チャネルまたは共通クラシックチャネル上で通信するが、例えば光ファイバチャネル、電気通信チャネル、ラジオチャネル、ブロードキャストラジオまたはインターネット、および／または任意の他の無線または有線通信チャネルなどに限定されない。

【0006】

廖盛凱らの「衛星から地上への量子鍵配布」、Ｎａｔｕｒｅｖｏｌｕｍｅ ５４９，ｐａｇｅｓ ４３－４７、２０１７年９月７日、ＢＢ８４プロトコルを用いて鍵を配布する衛星ベースのＱＫＤシステムについて記述している。このシステムでは、３００ｍｍ開口のカセグリン望遠鏡を用いて衛星フリースペース光量子チャネルを生成し、この望遠鏡は、例えばＲｉｔｃｈｅｙ Ｃｈｒｅｔｉｅｎ望遠鏡を用いて、衛星フリースペース光量子チャネル上のＱＫＤ光子を受信するために、Ｍｉｃｉｕｓ衛星（例えばＡｌｉｃｅ）からの光ビームを光地上受信機（ＯＧＲ）局（例えばＢｏｂ）に送信するものであり、この局は、例えばＲｉｔｃｈｅｙ Ｃｈｒｅｔｉｅｎ望遠鏡を用いることに限定されない。２つの受信側エンドポイントデバイス間の複数のエンドポイントデバイス通信のために、送信側エンドポイントデバイスは、２つのエンドポイントデバイスのためにＢＢ８４ ＱＫＤ鍵を配置して、互いに通信できるようにすることができる。このＳＱＫＤシステムは、両方のエンドポイントデバイスがＯＧＲや関連付けられた光受信望遠鏡などを必要とするため、複雑で高価なだけでなく、送信側エンドポイントデバイスもＱＫＤ鍵情報にアクセスできるため、安全性が高く信頼性の高いデバイスである必要がある。衛星ＱＫＤの場合、これは可能であるが、地上ＱＫＤの場合、２つの受信機エンドポイントデバイス間のセキュアな通信のためにＱＫＤ鍵を生成するために使用される送信エンドポイントデバイスを完全に信頼することは不可能である。

【0007】

より改良された地上ＱＫＤ通信システムは、複数のエンドポイントデバイス間でＱＫＤネットワークを構築し、例えばオフィスや家庭をＱＫＤネットワークに接続する「ラストワンマイル」ソリューションとして、無制限に利用できるように安全に大規模に拡張することが望まれている。送信側エンドポイントデバイスまたは装置（ここでは中間デバイスまたはリンクデバイスとも呼ばれる）が、その配置場所に応じて異なる信頼レベルを割り当てることができる地上ＱＫＤ通信システムも必要であるが、例えば、ａ）権限のない人がアクセスできない構内交換機または信頼／安全な環境に配置された場合には信頼される。ｂ）店舗および／または路側のキャビネットなど、よりアクセスしやすい環境に配置された場合には、限定された信頼レベルまたは信頼されないことさえある。帯域幅および／またはコストを低減するために必要なデバイスおよび／または光ファイバまたは通信媒体材料の数を最小限にすることも望ましく、このようなシステムのさらなる拡張性および／またはセキュリティをもたらす。さらに、１つ以上の衛星を介して複数のエンドポイントデバイス間にＱＫＤネットワークを作成し、セキュアな方法で大規模に拡張することを可能にする、より改良された機上、衛星上、および／または衛星ベースのＱＫＤ通信システムが必要である。送信者／中間デバイスおよび／またはエンドポイントデバイスまたは装置（ここでは中間デバイスまたはリンクデバイスとも呼ばれる）が、それらが配置された場所に応じて様々な信頼レベルを割り当てることができる、航空機、衛星、および／または衛星ベースの通信システムも必要であり、例えば、ａ）信頼されていない航空機、衛星、または衛星システムに配置された場合には信頼され、システムにアクセスする許可されていない者にとってはアクセスできない、信頼されている／安全な環境であるとみなされる。ｂ）よりアクセスしやすい航空機、衛星、宇宙車両および／または衛星、および／または他の公共空間など、より接近しやすい環境に配置された場合には、信頼レベルは限定されているか、あるいは信頼されていない。

【0008】

以下に記載される実施形態は、上記した既知の方法の欠点のいずれかまたはすべてを解決する実施形態に限定されない。

【発明の概要】

【0009】

この概要は、以下の詳細な説明でさらに説明する概念の選択を簡略化した形で説明するために提供されている。本要約は、請求項に係る主題の主要な特徴または基本的な特徴を識別することを意図しておらず、また、請求項に係る主題の範囲を決定するために使用することを意図していない。本発明の演算を容易にする、および／または実質的に類似した技術的効果を達成するために使用される変形および代替の特徴は、本明細書に開示された本発明の範囲に含まれるものとみなされるべきである。

【0010】

本開示は、複数のエンドポイントを有するＱＫＤ通信ネットワークを形成するためにＱＫＤ通信リンク（またはＱＫＤリンク）を提供し、複数のエンドポイント間で使用するためにＱＫＤ通信リンクを介して複数のエンドポイントのうちの１つ以上のエンドポイントへのデータフローを制御するための方法、装置、およびシステムを提供する。ＱＫＤリンク装置は、ハブとして機能し、複数のエンドポイントの各々にＱＫＤリンクを提供または分配し、ＱＫＤリンクを介してエンドポイントに流れる／エンドポイントからのデータを制御／スイッチング／ルーティングするように構成され、任意のエンドポイントが、ＱＫＤリンク装置および／または他の任意のエンドポイントと、それぞれのＱＫＤリンクの量子チャネルおよびクラシックチャネル上で量子符号化信号およびクラシック信号を交換することを可能にする。ＱＫＤリンク装置および複数のエンドポイントのうちの１つ以上は、１つ以上のエンドポイントのそれぞれのＱＫＤリンクによって提供される量子チャネルおよびクラシックチャネル上で鍵を安全に交換するための任意のＱＫＤプロトコルを実行することができる。各ＱＫＤリンクは、同一の通信媒体を共有することができる少なくとも量子チャネルおよびクラシックチャネルを含む通信チャネルを含んでもよい。１つ以上のＱＫＤリンクは、１つ以上の他のＱＫＤリンクと同じ通信媒体を共有することができる。２つ以上のＱＫＤリンクは、同じ通信媒体を共有するように構成することもできる。ＱＫＤリンク装置は、エンドポイント間で鍵を交換するための任意のＱＫＤプロトコルを実行し、各エンドポイントのＱＫＤリンクの量子およびクラシックチャネル上でＱＫＤリンク装置および／または１つ以上のエンドポイント間で量子およびクラシックデータストリームを適切な順序でスイッチング／ルーティングするように構成されたコントローラを含んでもよい。その後、コントローラは、エンドポイント間のセキュアな通信を可能にするエンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記クラシックチャネル上でエンドポイント間のデータストリームを可能にするように構成されてもよい。

【0011】

第１態様では、本開示は、ＱＫＤネットワーク内の少なくとも２つのエンドポイントデバイスをリンクするために前記少なくとも２つのエンドポイントデバイスとともに使用される量子鍵分散ＱＫＤリンク装置であって、それぞれ量子チャネルおよびクラシックチャネルを含む通信媒体を有する複数のＱＫＤリンクであって、前記各エンドポイントは、前記各エンドポイントを前記ＱＫＤリンク装置に接続するＱＫＤリンクが割り当てられている複数のＱＫＤリンクと、前記ＱＫＤリンクのうちの１つの量子チャネル上で量子送信を送信するように各々が構成された複数の量子送信機を含む量子通信コンポーネントと、前記ＱＫＤリンクの１つのクラシックチャネル上でクラシックデータを送信するように構成され、前記ＱＫＤリンクの１つのクラシックチャネル上でクラシックデータを受信するように各々が構成された複数のクラシックトランシーバを含むクラシックトランシーバコンポーネントと、前記量子通信コンポーネントおよび前記クラシックトランシーバコンポーネントに接続されたコントローラと、を含み、前記コントローラは、前記エンドポイントに割り当てられた量子送信機を介して、前記エンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記量子チャネル上で、量子送信のために生成されたデータを前記エンドポイントにルーティングまたはスイッチングし、前記エンドポイントに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記エンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記クラシックチャネル上で、クラシック送信のためのクラシックデータを前記エンドポイントにルーティングまたはスイッチングし、必要に応じて、前記エンドポイントの前記ＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記クラシックトランシーバによって受信されたクラシックデータをルーティングまたはスイッチングするように構成される、量子鍵分散ＱＫＤリンク装置を提供する。

【0012】

オプションとして、第１態様によるＱＫＤリンク装置において、前記各ＱＫＤリンクは、前記ＱＫＤリンクの前記量子チャネルおよびクラシックチャネル上で使用するための、前記量子通信コンポーネントからの専用量子送信機と、クラシックトランシーバコンポーネントからの専用クラシックトランシーバとを有する。

【0013】

別のオプションとして、第１態様によるＱＫＤリンク装置において、前記量子通信コンポーネントは、前記ＱＫＤリンクのうちの１つの量子チャネル上で量子送信を受信するように各々が構成された複数の量子受信機をさらに含み、前記ＱＫＤリンクのうちの１つ以上は、前記ＱＫＤリンクの前記量子チャネルおよび前記クラシックチャネル上で使用するための、前記量子通信コンポーネントからの専用量子受信機と、前記クラシックトランシーバコンポーネントからの専用クラシックトランシーバとを有し、前記コントローラは、さらに、前記量子受信機に割り当てられたエンドポイントデバイスの前記ＱＫＤリンクの量子チャネル上で量子送信から前記量子受信機によって受信されたデータをルーティングまたはスイッチングするように構成される。

【0014】

第２態様では、本開示は、ＱＫＤネットワーク内の少なくとも２つのエンドポイントデバイスをリンクするために少なくとも２つのエンドポイントデバイスとともに使用される量子鍵分散ＱＫＤリンク装置であって、それぞれ量子チャネルおよびクラシックチャネルを含む通信媒体を有する複数のＱＫＤリンクであって、前記各エンドポイントは、前記各エンドポイントを前記ＱＫＤリンク装置に接続するＱＫＤリンクが割り当てられている複数のＱＫＤリンクと、前記ＱＫＤリンクのうちの１つの量子チャネル上で量子送信を受信するように各々が構成された複数の量子受信機を含む量子通信コンポーネントと、前記ＱＫＤリンクの１つのクラシックチャネル上でクラシックデータを送信するように構成され、前記ＱＫＤリンクの１つのクラシックチャネル上でクラシックデータを受信するように各々が構成された複数のクラシックトランシーバを含むクラシックトランシーバコンポーネントと、前記量子通信コンポーネントおよび前記クラシックトランシーバコンポーネントに接続されたコントローラと、を含み、前記コントローラは、前記エンドポイントに割り当てられた量子送信機を介して、前記エンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記量子チャネル上で、前記エンドポイントからの量子送信において受信されたデータをルーティングまたはスイッチングし、前記エンドポイントに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記エンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記クラシックチャネル上で、クラシック送信のためのクラシックデータを前記エンドポイントにルーティングまたはスイッチングし、必要に応じて、前記エンドポイントの前記ＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記クラシックトランシーバによって受信されたクラシックデータをルーティングまたはスイッチングするように構成される、量子鍵分散ＱＫＤリンク装置。必要に応じて、前記エンドポイントの前記ＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記クラシックトランシーバによって受信されたクラシックデータをルーティングまたはスイッチングするように構成される、量子鍵分散ＱＫＤリンク装置を提供する。

【0015】

オプションとして、第２態様によるＱＫＤリンク装置において、前記各ＱＫＤリンクは、前記ＱＫＤリンクの前記量子チャネルおよびクラシックチャネル上で使用するための、前記量子通信コンポーネントからの専用量子受信機と、クラシックトランシーバコンポーネントからの専用クラシックトランシーバとを有する。

【0016】

オプションとして、第２態様によるＱＫＤリンク装置において、前記量子通信コンポーネントは、前記ＱＫＤリンクのうちの１つの量子チャネル上で量子送信を送信するように各々が構成された複数の量子送信機をさらに含み、前記ＱＫＤリンクのうちの１つ以上は、前記ＱＫＤリンクの量子チャネルおよびクラシックチャネル上で使用するための、前記量子通信コンポーネントからの専用量子送信機と、前記クラシックトランシーバコンポーネントからの専用クラシックトランシーバとを有し、前記コントローラは、さらに、前記量子送信機に割り当てられたエンドポイントデバイスの前記ＱＫＤリンクの量子チャネル上で前記量子送信機によってエンドポイントデバイスに量子送信のために生成されたデータをルーティングまたはスイッチングするように構成される。

【0017】

別のオプションとして、第１および第２態様によるＱＫＤリンク装置において、前記ＱＫＤリンク装置は、前記ＱＫＤリンク装置と２つ以上のエンドポイントデバイスとの間で１つ以上のＱＫＤプロトコルを実施するために量子通信コンポーネントを制御するように構成されたコントローラコンポーネントをさらに含み、前記コントローラコンポーネントは、１つ以上のＱＫＤプロトコルに従って、前記エンドポイントデバイスのＱＫＤリンク上で使用するために利用可能な量子送信機または量子受信機をエンドポイントデバイスに割り当て、２つ以上のエンドポイントデバイス間で前記ＱＫＤプロトコルのうちの１つを実施するときに、量子送信機が割り当てられたエンドポイントデバイスのうちの少なくとも１つは、量子送信を前記エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの量子チャネル上で送信するために、前記少なくとも１つのエンドポイントデバイスのための量子送信を前記少なくとも１つのエンドポイントデバイスに割り当てられた量子送信機ルーティングまたはスイッチングするように前記量子通信コンポーネントに指示し、２つ以上のエンドポイントデバイス間で前記ＱＫＤプロトコルのうちの１つを実施するときに、量子受信機が割り当てられたエンドポイントデバイスのうちの少なくとも１つは、前記エンドポイントデバイスの前記ＱＫＤリンクの量子チャネル上で前記量子受信機によって前記少なくとも１つのエンドポイントデバイスから受信された量子送信をルーティングまたはスイッチングするように量子通信コンポーネントに指示するように構成される。

【0018】

別のオプションとして、第１および第２態様によるＱＫＤリンク装置において、前記ＱＫＤリンク装置は、ＱＫＤリンク装置と２つ以上のエンドポイントデバイスとの間で１つ以上のＱＫＤプロトコルを実装するためにクラシック送信およびルーティングコンポーネントを制御するように構成されたコントローラコンポーネントをさらに含み、前記コントローラコンポーネントは、前記エンドポイントデバイスの前記ＱＫＤリンク上で使用するために、利用可能なクラシックトランシーバをエンドポイントデバイスに割り当て、それぞれクラシックトランシーバが割り当てられた２つ以上のエンドポイントデバイス間でＱＫＤプロトコルのうちの１つを実施するときに、前記エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、２つ以上のエンドポイントデバイスのうちの１つのエンドポイントデバイスのためのクラシックデータを前記エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバにルーティングまたはスイッチングするようにクラシック送信およびルーティングコンポーネントを指示するように構成される。

【0019】

別のオプションとして、第１および第２態様態様によるＱＫＤリンク装置において、前記ＱＫＤリンク装置と少なくとも２つのエンドポイントデバイスとの間で実行されるＱＫＤプロトコルのうちの１つが完了すると、前記コントローラは、さらに、前記エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの対応するクラシックチャネル上で、前記エンドポイントデバイスの各々に割り当てられたクラシックトランシーバ間のセキュアな通信をルーティングまたはスイッチングするように前記クラシック送信およびルーティングコンポーネントに指示するように構成され、前記通信は、前記２つ以上のエンドポイントデバイス間でＱＫＤプロトコルを用いて交換される鍵に基づいてセキュアされる。

【0020】

オプションとして、第１および第２態様によるＱＫＤリンク装置において、前記量子送信機は光量子送信機であり、前記クラシックトランシーバは光クラシックトランシーバである。

【0021】

別のオプションとして、第１および第２態様によるＱＫＤリンク装置において、前記１つ以上のＱＫＤリンクの通信媒体は、量子情報を送信するための量子チャネルを形成するように構成可能であり、および／または、非量子通信またはクラシック通信を送信するための１つ以上のクラシック通信チャネルを形成するように構成可能であり、可視および／または不可視の電磁波スペクトルにおける波長を有する電磁信号を伝播可能であり、可視光スペクトルにおける波長を有する電磁信号を伝播可能であり、近赤外スペクトルにおける波長を有する電磁信号を伝播可能であり、赤外スペクトルにおける波長を有する電磁信号を伝播可能であり、マイクロ波スペクトルにおける波長を有する電磁信号を伝播可能であり、テラヘルツ波長スペクトルにおける波長を有する電磁信号を伝播可能である任意のタイプの通信媒体またはメディアと、少なくとも量子通信および／または非量子通信に使用される適当な電磁波長と、可視光スペクトル、近赤外スペクトル、赤外スペクトル等からなる群のうちの少なくとも１つにおける波長を有する電磁信号を伝播可能である光通信媒体と、光学的フリースペースと、光ケーブルと、マルチモード光ファイバと、シングルモード光ファイバと、１本以上の光ファイバと、可視光スペクトルおよび／または近赤外スペクトル等からなる群のうちの少なくとも１つの波長における光を伝播可能である光ファイバとからなる群のうちの少なくとも１つを含む。

【0022】

任意に、第１および第２態様によるＱＫＤリンク装置において、前記各ＱＫＤリンクの通信媒体は、少なくとも１つの光ファイバを含む。

【0023】

オプションとして、第１および第２態様によるＱＫＤリンク装置において、前記少なくとも１つのＱＫＤリンクの通信媒体は、前記少なくとも１つのＱＫＤリンクの量子チャネルとクラシックチャネルとによって共有されるサイングル光ファイバを有する。

【0024】

別のオプションとして、第１および第２態様によるＱＫＤリンク装置において、前記ＱＫＤリンクのエンドポイントに割り当てられた量子送信機と、前記ＱＫＤリンクのエンドポイントに割り当てられたクラシックトランシーバとは、ＱＫＤリンク結合手段を介して、前記ＱＫＤリンクのシングル光ファイバの量子チャネルおよびクラシックチャネルに結合されている。

【0025】

任意に、第１および第２態様によるＱＫＤリンク装置において前記ＱＫＤリンク結合手段は、１つ以上の光スプリッタ／コンバイナデバイスまたは１つ以上の光マルチプレクサ／デマルチプレクサデバイスからなる群のうちの１つ以上を含む。

【0026】

別のオプションとして、第１および第２態様によるＱＫＤリンク装置において、前記少なくとも１つのＱＫＤリンクの前記量子チャネルと前記クラシックチャネルとによって共有される通信媒体は、前記量子チャネル用の第１光ファイバと前記クラシックチャネル用の第２光ファイバとを含む。

【0027】

オプションとして、第１および第２態様によるＱＫＤリンク装置において、前記少なくとも１つのＱＫＤリンクの前記量子チャネルと前記クラシックチャネルとによって共有される通信媒体は、前記量子チャネル用の第１光ファイバと、前記クラシックチャネル用の第２および第３光ファイバとを含む。

【0028】

別のオプションとして、第１および第２態様によるＱＫＤリンク装置において、エンドポイントデバイスと、前記エンドポイントデバイスと前記量子通信コンポーネントと前記クラシック送信およびルーティングコンポーネントとの間に接続された対応するＱＫＤリンクとに関連付けられた複数の家庭またはオフィスをさらに含む。

【0029】

さらなるオプションとして、第１および第２態様によるＱＫＤリンク装置において、交換機に接続された前記ＱＫＤリンクのバックホールＱＫＤリンクを備えた、ＱＫＤリンクを収容する路側キャビネットをさらに含む。

【0030】

任意に、第１および第２態様によるＱＫＤリンク装置において、前記ＱＫＤリンク装置は、量子通信コンポーネントおよびコントローラを含む第１ＱＫＤリンクコンポーネントと、クラシックトランシーバルーティングコンポーネントを含む第２ＱＫＤリンクコンポーネントとを含み、前記第１ＱＫＤリンクコンポーネントはセキュア施設内に位置し、前記第２ＱＫＤリンクコンポーネントは公共施設内に位置する。

【0031】

オプションとして、第１および第２態様によるＱＫＤリンク装置において、前記セキュア施設は交換機であり、前記公共施設は路側キャビネットである。

【0032】

オプションとして、第１および第２態様によるＱＫＤリンク装置において、前記量子通信コンポーネントおよびコントローラを含む第１ＱＫＤリンクコンポーネントと、クラシックトランシーバルーティングコンポーネントを含む第２ＱＫＤリンクコンポーネントとを含み、前記第１ＱＫＤリンクコンポーネントは、セキュアな改ざん防止筐体内に収容され、前記第１および第２ＱＫＤリンクコンポーネントは、公共施設または路側キャビネット内に位置する。

【0033】

任意に、第１および第２態様によるＱＫＤリンク装置において、集中ユニットと、複数の移動体ユニットにサービスするように構成された複数のラジオマスト／ラジオユニットとを含むラジオアクセスネットワークをさらに含み、前記集中ユニットおよび前記各ラジオマスト／ラジオユニットは、エンドポイントデバイスおよび対応するＱＫＤリンクに関連付けられ、前記ＱＫＤリンクは、前記エンドポイントデバイスと前記量子通信コンポーネントと前記クラシック送信およびルーティングコンポーネントとの間に接続され、前記ＱＫＤリンク装置は、前記ラジオアクセスネットワークの分散ユニット内に位置する。

【0034】

別のオプションとして、第１および第２態様によるＱＫＤリンク装置において、前記ラジオアクセスネットワークは、３Ｇ、４Ｇ、５Ｇ、６Ｇおよび／またはそれを超える規格の少なくとも１つ以上のラジオアクセスネットワーク規格および／または同等のラジオネットワーク／電気通信規格に基づく。

【0035】

オプションとして、第１および第２態様によるＱＫＤリンク装置において、前記ラジオアクセスネットワークは５Ｇラジオアクセスネットワークである。

【0036】

別のオプションとして、第１および第２態様によるＱＫＤリンク装置において、前記ラジオアクセスネットワークは、前記ＱＫＤリンク装置と、ノード、エンティティ、ネットワークノード／エンティティ、集中ユニット、分散ユニットのコンポーネント、および／またはラジオマスト／ラジオユニットの間でＱＫＤ鍵、グループ鍵などを交換するための適切なＱＫＤプロトコルとを用いて、ＱＫＤネットワークの一部を形成し、および／またはそれによってそれらの間で量子的に安全またはセキュアな通信を可能にするように構成される。

【0037】

任意に、第１および第２態様によるＱＫＤリンク装置において、衛星と、複数のエンドポイントデバイスと、前記各エンドポイントデバイスと前記量子通信コンポーネントと前記クラシック送信およびルーティングコンポーネントとの間に接続された対応するＱＫＤリンクと、をさらに含み、前記ＱＫＤリンク装置は、前記衛星内に位置する。

【0038】

オプションとして、第１および第２態様によるＱＫＤリンク装置において、前記ＱＫＤリンクの各々は、前記量子チャネルのための光学的フリースペースチャネルと、前記クラシックチャネルのための衛星通信チャネルとを含む。

【0039】

任意に、第１および第２態様によるＱＫＤリンク装置において、前記複数のエンドポイントデバイスの各々は、光学望遠鏡および／または光トランシーバを含む。

【0040】

オプションとして、第１および第２態様によるＱＫＤリンク装置において、前記衛星は、ＱＫＤリンク装置と、前記衛星の軌道経路に沿ったエンドポイントデバイスおよび／または他のエンドポイントデバイスとの間でＱＫＤ鍵、グループ鍵などを交換するための適切なＱＫＤプロトコルとを用いて、前記ＱＫＤネットワークの少なくとも一部を形成し、および／またはそれによってそれらの間で量子的に安全またはセキュアな通信を可能にするように構成される。

【0041】

別のオプションとして、第１および第２態様によるＱＫＤリンク装置において、前記ＱＫＤリンク装置がその中に位置する地上局エンドポイントデバイスをさらに含み、前記地上局エンドポイントデバイスは、１つ以上の光送信機および／または光受信機望遠鏡を含み、前記地上局エンドポイントデバイスは、複数の衛星および／または他のエンドポイントデバイスに割り当てられたＱＫＤリンクを介して複数の衛星および／または他のエンドポイントデバイスにサービスを提供するように構成され、前記各ＱＫＤリンクは、前記各衛星またはエンドポイントデバイスと、前記地上局エンドポイントデバイスの前記ＱＫＤリンク装置の前記量子通信コンポーネントおよびクラシック送信およびルーティングコンポーネントとの間に接続される。

【0042】

さらなるオプションとして、第１および第２態様によるＱＫＤリンク装置において、前記複数の衛星の各々は、光学望遠鏡および／または対応するＱＫＤリンク上で使用するための光トランシーバおよび衛星トランシーバとを含む。

【0043】

任意に、第１および第２態様によるＱＫＤリンク装置において、前記他のエンドポイントデバイスは、光ファイバ接続等により前記ＱＫＤリンク装置に接続されている。

【0044】

別のオプションとして、第１および第２態様によるＱＫＤリンク装置において、前記地上局エンドポイントデバイスは、ＱＫＤリンク装置と、衛星および／または他のエンドポイントデバイスとの間でＱＫＤ鍵、グループ鍵などを交換するための適切なＱＫＤプロトコルとを用いて、前記ＱＫＤネットワークの一部を形成し、および／またはそれによってそれらの間で量子的に安全またはセキュアな通信を可能にするように構成される。

【0045】

もうオプションとして、第１および第２態様によるＱＫＤリンク装置において、前記ＱＫＤリンク装置は、信頼されていないノードであり、前記ＱＫＤリンク装置と前記２つ以上のエンドポイントデバイスとによって実行されるＱＫＤプロトコルは、前記ＱＫＤリンク装置が、前記ＱＫＤプロトコルから結果ＱＫＤ鍵または交換された鍵出力を導き出すことができないことを確保するように構成され、前記２つ以上のエンドポイントデバイス間の通信を保護するために使用される。

【0046】

オプションとして、第１および第２態様によるＱＫＤリンク装置において、前記ＱＫＤプロトコルは、ＢｅｎｎｅｔｔおよびＢｒａｓｓａｒｄ １９８４（ＢＢ８４）ＱＫＤプロトコルファミリーからのＱＫＤプロトコルと、ＢＢ８４ ＱＫＤプロトコル、前記ＱＫＤリンク装置が前記エンドポイントデバイス間で交換された結果ＱＫＤ鍵を導き出すことができないことを確保するように構成されたＢＢ８４プロトコルの修正バージョンと、Ｂｅｎｎｅｔ １９９２（Ｂ９２）ＱＫＤプロトコルと、６状態プロトコル（ＳＳＰ）ＱＫＤプロトコルと、Ｓｃａｒａｎｉ Ａｃｉｎ Ｒｉｂｏｒｄｙ Ｇｉｓｉｎ ２００４（ＳＡＲＧ０４）ＱＫＤプロトコルと、Ｄｏｈｅｒｔｙ Ｐａｒｒｉｌｏ Ｓｐｅｄａｌｉｅｒｉ ２００２（ＤＰＳ０２）ＱＫＤプロトコルと、差動位相シフト（ＤＰＳ）ＱＫＤプロトコルと、Ｅｃｋｅｒｔ １９９１（Ｅ９１）ＱＫＤプロトコルと、コヒーレント一方向（ＣＯＷ）ＱＫＤプロトコルと、Ｋｈａｎ Ｍｕｒｐｈｙ Ｂｅｉｇｅ ２００９（ＫＭＢ０９）ＱＫＤプロトコルと、Ｅｓｔｅｂａｎ Ｓｅｒｎａ ２００９（Ｓ０９）、ＱＫＤプロトコルと、Ｓｅｒｎａ ２０１３（Ｓ１３）ＱＫＤプロトコルと、Ａｂｕｓｈｇｒａ Ｋ Ｅｌｌｅｉｔｈｙ ２０１５（ＡＫ１５）ＱＫＤプロトコルと、任意の１つ以上の他のもつれベースＱＫＤプロトコルと、任意の１つ以上の将来のＱＫＤプロトコルと、量子送信およびクラシック送信を用いてエンドポイントデバイス間でＱＫＤ鍵を交換する他の任意の適切なＱＫＤプロトコルと、からなる群のうちの１つ以上を含む。

【0047】

任意に、第１および第２態様によるＱＫＤリンク装置において、それらの間でＱＫＤプロトコルを実行してＱＫＤ鍵を交換する２つ以上のエンドポイントデバイスのうちの各々への量子送信は、前記各エンドポイントデバイスに割り当てられた異なる量子送信機を用いて、量子送信毎に同時に行うことができる。

【0048】

別のオプションとして、第１および第２態様によるＱＫＤリンク装置において、それらの間でＱＫＤプロトコルを実行してＱＫＤ鍵を交換する２つ以上のエンドポイントデバイスのうちの各々への量子送信は、前記各エンドポイントデバイスに割り当てられた異なる量子送信機を用いて順次実行することができ、前記コントローラは、他のエンドポイントデバイスの前または現在の量子送信が完了したときに前記エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの量子チャネル上で送信するために、エンドポイントデバイスの次の量子送信を、前記エンドポイントデバイスに割り当てられた対応する量子送信機にルーティングまたはスイッチングするように、前記量子通信コンポーネントに指示する。

【0049】

もうオプションとして、第１および第２態様によるＱＫＤリンク装置において、通信コンポーネントは、前記エンドポイントデバイスの対応するＱＫＤリンクの量子チャネルに結合された複数の量子受信機を含み、それらの間でＱＫＤ鍵を交換するためのＱＫＤプロトコルを実行する２つ以上のエンドポイントデバイスのうちの各々から受信される量子送信は、前記各エンドポイントデバイスに割り当てられた異なる量子受信機を用いて、量子通信を受信するたびに同時に実行することができる。

【0050】

別のオプションとして、第１および第２態様によるＱＫＤリンク装置において、前記量子通信コンポーネントは、前記エンドポイントデバイスの対応するＱＫＤリンクの量子チャネルに結合された複数の量子受信機を含み、それらの間でＱＫＤプロトコルを実行してＱＫＤ鍵を交換する２つ以上のエンドポイントデバイスのうちの各々からの量子送信は、各エンドポイントデバイスに割り当てられた異なる量子受信機を用いて順次実行することができ、前記コントローラは、他のエンドポイントデバイスの前または現在の量子送信が完了したときに前記エンドポイントデバイスからＱＫＤリンクの量子チャネル上で量子送信を受信するために、エンドポイントデバイスからの次の予測量子送信を、前記エンドポイントデバイスに割り当てられた対応する量子受信機にルーティングまたはスイッチングするように、前記量子通信コンポーネントに指示する。

【0051】

任意に、第１および第２態様によるＱＫＤリンク装置において、量子送信のためのランダム量子ビットまたは鍵を発生させる乱数発生器をさらに含む。

【0052】

任意に、第１および第２態様によるＱＫＤリンク装置において、前記発生させたランダム量子ビットまたは鍵セットが量子送信を用いてエンドポイントデバイスに送信されると、前記ＱＫＤリンク装置は、前記量子ビットまたは鍵をさらに削除する。

【0053】

別のオプションとして、第１および第２態様によるＱＫＤリンク装置において、前記発生させたランダム量子ビットまたは鍵セットが量子送信を用いてエンドポイントデバイスに送信されると、前記ＱＫＤリンク装置は、前記量子ビットまたは鍵をさらに削除する。

【0054】

別のオプションとして、第１および第２態様によるＱＫＤリンク装置において、乱数発生器をさらに含み、前記コントローラは、前記第１エンドポイントデバイスと前記第２エンドポイントデバイスとの間でＱＫＤプロトコルを実行し、前記コントローラは、さらに、前記第１量子受信基底を用いて第１ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を受信する前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられた量子送信機を介して、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの量子チャネル上で、前記乱数発生器から出力された量子送信のための第１第１ランダムビットまたは鍵セットを、第１エンドポイントデバイスに、ルーティングまたはスイッチングし、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバによって受信された、前記第１エンドポイントデバイスによって有効に受信された第１ランダムビットまたは鍵セットのインディケーションをルーティングまたはスイッチングし、前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で第１ランダムビットまたは鍵セットを送信するための第１量子送信基底を表すデータをルーティングまたはスイッチングし、前記第１エンドポイントデバイスによって有効に受信された第１ランダムビットまたは鍵セットの受信されたインディケーションに対応しない第１ランダムビットまたは鍵セットの破棄に基づいて前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第１中間シンボルセットを決定し、前記第２量子受信基底を用いて第２ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を受信する前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられた量子送信機を介して、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの量子チャネル上で、前記乱数発生器から出力された量子送信のための第２ランダムビットまたは鍵セットを、第２エンドポイントデバイスにルーティングまたはスイッチングし、前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記クラシックチャネル上で、前記第２エンドポイントデバイスによって有効に受信された第２ランダムビットまたは鍵セットのインディケーションをルーティングまたはスイッチングし、前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、クラシック送信を行うために、第２ランダムビットまたは鍵セットを送信するための第２量子送信基底を表すデータをルーティングまたはスイッチングし、前記第２エンドポイントデバイスによって有効に受信された第２ランダムビットまたは鍵セットの受信されたインディケーションに対応しない第２ランダムビットまたは鍵セットの破棄に基づいて、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第２中間シンボルセットを決定し、前記第２中間シンボルセットを用いて暗号化された第１中間シンボルセットを生成し、前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記クラシックチャネル上で、暗号化された第１中間シンボルセットをルーティングまたはスイッチングし、前記第２エンドポイントデバイスは、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第１中間シンボルセットを、受信した第２量子送信基底および第２量子受信基底から前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第２中間シンボルセットを導出することに基づいて解読し、前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、クラシック送信を行うために、前記第１エンドポイントデバイスから受信された第１量子送信基底と第１量子受信基底とを表すデータをルーティングまたはスイッチングし、前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、クラシック送信を行うために、前記第２エンドポイントデバイスから受信された第２量子送信基底と第２量子受信基底とを表すデータをルーティングまたはスイッチングし、前記第１エンドポイントデバイスは、受信された第１ランダムビットセットのうち、前記第１送信基底が前記第１受信基底に等しく、前記第２送信基底が前記第２受信基底に等しいビットを除くすべてのビットの破棄に基づいて第１共有鍵を決定し、前記第２エンドポイントデバイスは、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた解読された第１中間シンボルセットのうち、前記第１送信基底が前記第１受信基底に等しく、前記第２送信基底が前記第２受信基底に等しいビットを除くすべてのビットの破棄に基づいて第２共有鍵を決定し、前記第１および第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で前記第１および第２共有鍵に関連付けられたエラー訂正および／またはプライバシー強化を表すデータをルーティングまたはスイッチングし、前記第１および第２デバイスは、前記第１および第２共有鍵に基づいて最終共有鍵を決定するように構成される。

【0055】

オプションとして、第１および第２態様によるＱＫＤリンク装置において、乱数発生器をさらに含み、前記コントローラは、前記第１エンドポイントデバイスと前記第２エンドポイントデバイスとの間でＱＫＤプロトコルを実行し、前記コントローラは、さらに、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの量子チャネル上で、前記第１エンドポイントデバイスからの量子送信から、前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられた量子受信機によって受信された第１ランダムビットまたは鍵セットをルーティングまたはスイッチングし、前記量子受信機は、前記第１量子受信基底を用いて前記第１ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を受信し、前記第１エンドポイントデバイスは、第１量子送信基底を用いて前記第１ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を送信し、前記量子受信機によって有効に受信された第１ランダムビットまたは鍵セットのインディケーションを、前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバによって、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で第１エンドポイントデバイスにルーティングまたはスイッチングし、前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、第１第１ランダムビットまたは鍵セットを受信するための第１量子受信基底を表すデータを前記第１エンドポイントデバイスにルーティングまたはスイッチングし、前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられた量子受信機によって有効に受信されなかった第１ランダムビットまたは鍵セットの破棄に基づいて、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第１中間シンボルセットを決定し、前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられた量子受信機によって、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの量子チャネル上で、前記第２エンドポイントデバイスからの量子送信から受信された第２ランダムビットまたは鍵セットをルーティングまたはスイッチングし、前記量子受信機は、前記第２量子受信基底を用いて、第２ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を受信し、前記第２エンドポイントデバイスは、第２量子送信基底を用いて、第２ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を送信し、前記量子受信機によって有効に受信された第２ランダムビットまたは鍵セットのインディケーションを、前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記第２エンドポイントデバイスにルーティングまたはスイッチングし、前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記第２ランダムビットまたは鍵セットを受信するための第２量子受信基底を表すデータを前記第２エンドポイントデバイスにルーティングまたはスイッチングし、前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられた量子受信機によって有効に受信されていない第２ランダムビットまたは鍵セットの破棄に基づいて、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第２中間シンボルセットを決定し、前記第２中間シンボルセットを用いて暗号化された第１中間シンボルセットを生成し、前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記クラシックチャネル上で暗号化された第１中間シンボルセットをルーティングまたはスイッチングし、前記第２エンドポイントデバイスは、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第２中間シンボルセットを、受信した第２量子送信基底および第２量子受信基底から導出することに基づいて、暗号化された第１中間シンボルセットを解読し、前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上でクラシック送信を行うために、前記第１エンドポイントデバイスから受信された第１量子送信基底と第１量子受信基底とを表すデータをルーティングまたはスイッチングし、前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記第２エンドポイントデバイスから受信された第２量子送信基底と第２量子受信基底とを表すデータをルーティングまたはスイッチングし、前記第１エンドポイントデバイスは、受信された第１ランダムビットセットのうち、前記第１送信基底が前記第１受信基底に等しく、前記第２送信基底が前記第２受信基底に等しいビットを除くすべてのビットの破棄に基づいて第１共有鍵を決定し、前記第２エンドポイントデバイスは、解読された第１中間シンボルセットのうち、前記第１送信基底が第１受信基底に等しく、前記第２送信基底が前記第２受信基底に等しいビットを除くすべてのビットの破棄に基づいて第２共有鍵を決定し、前記第１および第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で前記第１および第２共有鍵に関連付けられたエラー訂正および／またはプライバシー強化を表すデータをルーティングまたはスイッチングし、前記第１および第２デバイスは、前記第１および第２共有鍵に基づいて最終共有鍵を決定するように構成される。

【0056】

別のオプションとして、第１および第２態様によるＱＫＤリンク装置において、乱数発生器をさらに含み、前記コントローラは、前記第１エンドポイントデバイスと前記第２エンドポイントデバイスとの間でＱＫＤプロトコルを実行し、さらに、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの量子チャネル上で、前記第１エンドポイントデバイスからの量子送信から、前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられた量子受信機によって受信された第１ランダムビットまたは鍵セットをルーティングまたはスイッチングし、前記量子受信機は、前記第１量子受信基底を用いて前記第１ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を受信し、前記第１エンドポイントデバイスは、第１量子送信基底を用いて前記第１ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を送信し、前記量子受信機によって有効に受信された第１ランダムビットまたは鍵セットのインディケーションを、前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバによって、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で第１エンドポイントデバイスにルーティングまたはスイッチングし、前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、第１第１ランダムビットまたは鍵セットを受信するための第１量子受信基底を表すデータを前記第１エンドポイントデバイスにルーティングまたはスイッチングし、前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられた量子受信機によって有効に受信されなかった第１ランダムビットまたは鍵セットの破棄に基づいて、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第１中間シンボルセットを決定し、前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられた量子受信機によって、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの量子チャネル上で、乱数発生器から出力された量子送信のための第２ランダムビットまたは鍵セットを前記第２エンドポイントデバイスにルーティングまたはスイッチングし、第２エンドポイントデバイスは、第２量子受信基底を用いて前記第２ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を受信し、前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記クラシックチャネル上で、前記第２エンドポイントデバイスによって有効に受信された第２ランダムビットまたは鍵セットのインディケーションをルーティングまたはスイッチングし、前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、クラシック送信を行うために、第２ランダムビットまたは鍵セットを送信するための第２量子送信基底を表すデータをルーティングまたはスイッチングし、前記第２エンドポイントデバイスによって有効に受信された第２ランダムビットまたは鍵セットの受信されたインディケーションに対応しない第２ランダムビットまたは鍵セットの破棄に基づいて、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第２中間シンボルセットを決定し、前記第２中間シンボルセットを用いて暗号化された第１中間シンボルセットを生成し、前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記クラシックチャネル上で暗号化された第１中間シンボルセットをルーティングまたはスイッチングし、前記第２エンドポイントデバイスは、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第２中間シンボルセットを、受信した第２量子送信基底および第２量子受信基底から導出することに基づいて、暗号化された第１中間シンボルセットを解読し、前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上でクラシック送信を行うために、前記第１エンドポイントデバイスから受信された第１量子送信基底と第１量子受信基底とを表すデータをルーティングまたはスイッチングし、前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記第２エンドポイントデバイスから受信された第２量子送信基底と第２量子受信基底とを表すデータをルーティングまたはスイッチングし、前記第１エンドポイントデバイスは、受信された第１ランダムビットセットのうち、前記第１送信基底が前記第１受信基底に等しく、前記第２送信基底が前記第２受信基底に等しいビットを除くすべてのビットの破棄に基づいて第１共有鍵を決定し、前記第２エンドポイントデバイスは、解読された第１中間シンボルセットのうち、前記第１送信基底が第１受信基底に等しく、前記第２送信基底が前記第２受信基底に等しいビットを除くすべてのビットの破棄に基づいて第２共有鍵を決定し、前記第１および第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で前記第１および第２共有鍵に関連付けられたエラー訂正および／またはプライバシー強化を表すデータをルーティングまたはスイッチングし、前記第１および第２デバイスは、前記第１および第２共有鍵に基づいて最終共有鍵を決定するように構成されるように構成される。

【0057】

第３態様では、本開示は、ＱＫＤネットワーク内の少なくとも２つのエンドポイントデバイスをリンクするための量子鍵分散ＱＫＤリンク装置を制御するためのコンピュータ実装方法であって、前記ＱＫＤリンク装置は、それぞれ量子チャネルおよびクラシックチャネルを含む通信媒体を有する複数のＱＫＤリンクであって、前記各エンドポイントは、前記各エンドポイントを前記ＱＫＤリンク装置に接続するＱＫＤリンクが割り当てられている複数のＱＫＤリンクと、前記ＱＫＤリンクのうちの１つの量子チャネル上で量子送信を送信するように各々が構成された複数の量子送信機を含む量子通信コンポーネントと、前記ＱＫＤリンクの１つのクラシックチャネル上でクラシックデータを送信するように構成され、前記ＱＫＤリンクの１つのクラシックチャネル上でクラシックデータを受信するように各々が構成された複数のクラシックトランシーバを含むクラシックトランシーバコンポーネントと、を含み、前記方法は、前記エンドポイントに割り当てられた量子送信機を介して、前記エンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記量子チャネル上で、量子送信のために生成されたデータを前記エンドポイントにルーティングまたはスイッチングするステップと、前記エンドポイントに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記エンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記クラシックチャネル上で、クラシック送信のためのクラシックデータを前記エンドポイントにルーティングまたはスイッチングするステップと、必要に応じて、前記エンドポイントの前記ＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記クラシックトランシーバによって受信されたクラシックデータをルーティングまたはスイッチングするステップと、を含む、コンピュータ実装方法を提供する。

【0058】

オプションとして、第３態様によるコンピュータ実装方法において、前記エンドポイントデバイスのＱＫＤリンク上で使用するために、利用可能なクラシックトランシーバを前記エンドポイントデバイスに割り当てるステップと、それぞれクラシックトランシーバが割り当てられた２つ以上のエンドポイントデバイス間でＱＫＤプロトコルのうちの１つを実施するときに、前記２つ以上のエンドポイントデバイスのうちの１つのためのクラシックデータを、前記エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバにルーティングまたはスイッチングするように、クラシック送信およびルーティングコンポーネントに指示するステップと、をさらに含む。

【0059】

別のオプションとして、第３態様によるコンピュータ実装方法において、前記ＱＫＤリンク装置と少なくとも２つのエンドポイントデバイスとの間で実行されるＱＫＤプロトコルのうちの１つが完了するときに、前記２つ以上のエンドポイントデバイスに対して、前記エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの対応するクラシックチャネル上で、前記エンドポイントデバイスの各々に割り当てられたクラシックトランシーバ間のセキュアな通信をルーティングまたはスイッチングするように前記クラシック送信およびルーティングコンポーネントに指示するステップをさらに含む。

【0060】

別のオプションとして、第３態様によるコンピュータ実装方法において、前記ＱＫＤリンク装置と少なくとも２つのエンドポイントデバイスとの間で実行されるＱＫＤプロトコルのうちの１つが完了するときに、前記２つ以上のエンドポイントデバイスに対して、前記エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの対応するクラシックチャネル上で、前記エンドポイントデバイスの各々に割り当てられたクラシックトランシーバ間のセキュアな通信をルーティングまたはスイッチングするように前記クラシック送信およびルーティングコンポーネントに指示するステップをさらに含む。

【0061】

オプションとして、第３態様によるコンピュータ実装方法において、第１および／または第２態様の任意のステップおよび／または特徴のＱＫＤリンク装置によって実行される１つ以上の方法ステップをさらに含む。

【0062】

別のオプションとして、第３態様によるコンピュータ実装方法において、第１エンドポイントデバイスと第２エンドポイントデバイスとの間でＱＫＤプロトコルを実行するステップをさらに含み、前記方法は、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの量子チャネル上で、前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられた量子送信機を介して、乱数発生器から出力された量子送信のための第１第１ランダムビットまたは鍵セットを、前記第１エンドポイントデバイスにルーティングまたはスイッチングするステップであって、前記第１エンドポイントデバイスは、第１量子受信基底を用いて前記第１第１ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を受信するステップと、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバによって受信された、前記第１エンドポイントデバイスによって有効に受信された第１ランダムビットまたは鍵セットのインディケーションをルーティングまたはスイッチングするステップと、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、第１ランダムビットまたは鍵セットを送信するための第１量子送信基底を表すデータをルーティングまたはスイッチングするステップと、第１エンドポイントデバイスによって有効に受信された第１ランダムビットまたは鍵セットの受信されたインディケーションに対応しない第１ランダムビットまたは鍵セットの破棄に基づいて、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第１中間シンボルセットを決定するステップと、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの量子チャネル上で、前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられた量子送信機を介して、乱数発生器から出力された量子送信のための第２ランダムビットまたは鍵セットをルーティングまたはスイッチングするステップであって、前記第２エンドポイントデバイスは、第２量子受信基底を用いて、第２ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を受信するステップと、前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記クラシックチャネル上で、前記第２エンドポイントデバイスによって有効に受信された第２ランダムビットまたは鍵セットのインディケーションをルーティングまたはスイッチングするステップと、前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、クラシック送信を行うために、第２ランダムビットまたは鍵セットを送信するための第２量子送信基底を表すデータをルーティングまたはスイッチングするステップと、前記第２エンドポイントデバイスによって有効に受信された第２ランダムビットまたは鍵セットの受信されたインディケーションに対応しない第２ランダムビットまたは鍵セットの破棄に基づいて、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第２中間シンボルセットを決定するステップと、前記第２中間シンボルセットを用いて暗号化された第１中間シンボルセットを生成するステップと、前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記クラシックチャネル上で暗号化された第１中間シンボルセットをルーティングまたはスイッチングし、前記第２エンドポイントデバイスは、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第２中間シンボルセットを、受信した第２量子送信基底および第２量子受信基底から導出することに基づいて、暗号化された第１中間シンボルセットを解読するステップと、前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上でクラシック送信を行うために、前記第１エンドポイントデバイスから受信された第１量子送信基底と第１量子受信基底とを表すデータをルーティングまたはスイッチングするステップと、前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記第２エンドポイントデバイスから受信された第２量子送信基底と第２量子受信基底とを表すデータをルーティングまたはスイッチングし、前記第１エンドポイントデバイスは、受信された第１ランダムビットセットのうち、前記第１送信基底が前記第１受信基底に等しく、前記第２送信基底が前記第２受信基底に等しいビットを除くすべてのビットの破棄に基づいて第１共有鍵を決定し、前記第２エンドポイントデバイスは、解読された第１中間シンボルセットのうち、前記第１送信基底が第１受信基底に等しく、前記第２送信基底が前記第２受信基底に等しいビットを除くすべてのビットの破棄に基づいて第２共有鍵を決定するステップと、第１および第２共有鍵に関連付けられたエラー訂正および／またはプライバシー強化を表すデータが、第１および第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上でルーティングまたはスイッチングされ、第１および第２デバイスは、第１および第２共有鍵に基づいて最終共有鍵を決定するステップと、をさらに含む。

【0063】

別のオプションとして、第３態様によるコンピュータ実装方法において、第１エンドポイントデバイスと第２エンドポイントデバイスとの間でＱＫＤプロトコルを実行するステップをさらに含み、前記方法は、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの量子チャネル上で、前記第１エンドポイントデバイスからの量子送信から、前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられた量子受信機によって受信された第１ランダムビットまたは鍵セットをルーティングまたはスイッチングし、前記量子受信機は、前記第１量子受信基底を用いて前記第１ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を受信し、前記第１エンドポイントデバイスは、第１量子送信基底を用いて前記第１ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を送信するステップと、前記量子受信機によって有効に受信された第１ランダムビットまたは鍵セットのインディケーションを、前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバによって、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で第１エンドポイントデバイスにルーティングまたはスイッチングするステップと、前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、第１第１ランダムビットまたは鍵セットを受信するための第１量子受信基底を表すデータを前記第１エンドポイントデバイスにルーティングまたはスイッチングするステップと、前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられた量子受信機によって有効に受信されなかった第１ランダムビットまたは鍵セットの破棄に基づいて、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第１中間シンボルセットを決定するステップと、前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられた量子受信機によって、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの量子チャネル上で、前記第２エンドポイントデバイスからの量子送信から受信された第２ランダムビットまたは鍵セットをルーティングまたはスイッチングし、前記量子受信機は、前記第２量子受信基底を用いて、第２ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を受信し、前記第２エンドポイントデバイスは、第２量子送信基底を用いて、第２ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を送信するステップと、前記量子受信機によって有効に受信された第２ランダムビットまたは鍵セットのインディケーションを、前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記第２エンドポイントデバイスにルーティングまたはスイッチングするステップと、前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記第２ランダムビットまたは鍵セットを受信するための第２量子受信基底を表すデータを前記第２エンドポイントデバイスにルーティングまたはスイッチングするステップと、前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられた量子受信機によって有効に受信されていない第２ランダムビットまたは鍵セットの破棄に基づいて、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第２中間シンボルセットを決定するステップと、前記第２中間シンボルセットを用いて暗号化された第１中間シンボルセットを生成するステップと、前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記クラシックチャネル上で暗号化された第１中間シンボルセットをルーティングまたはスイッチングし、前記第２エンドポイントデバイスは、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第２中間シンボルセットを、受信した第２量子送信基底および第２量子受信基底から導出することに基づいて、暗号化された第１中間シンボルセットを解読するステップと、前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上でクラシック送信を行うために、前記第１エンドポイントデバイスから受信された第１量子送信基底と第１量子受信基底とを表すデータをルーティングまたはスイッチングするステップと、前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記第２エンドポイントデバイスから受信された第２量子送信基底と第２量子受信基底とを表すデータをルーティングまたはスイッチングし、前記第１エンドポイントデバイスは、受信された第１ランダムビットセットのうち、前記第１送信基底が前記第１受信基底に等しく、前記第２送信基底が前記第２受信基底に等しいビットを除くすべてのビットの破棄に基づいて第１共有鍵を決定し、前記第２エンドポイントデバイスは、解読された第１中間シンボルセットのうち、前記第１送信基底が第１受信基底に等しく、前記第２送信基底が前記第２受信基底に等しいビットを除くすべてのビットの破棄に基づいて第２共有鍵を決定するステップと、前記第１および第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で前記第１および第２共有鍵に関連付けられたエラー訂正および／またはプライバシー強化を表すデータをルーティングまたはスイッチングし、前記第１および第２デバイスは、前記第１および第２共有鍵に基づいて最終共有鍵を決定するステップと、をさらに含む。

【0064】

別のオプションとして、第３態様によるコンピュータ実装方法において、第１エンドポイントデバイスと第２エンドポイントデバイスとの間でＱＫＤプロトコルを実行するステップをさらに含み、前記方法は、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの量子チャネル上で、前記第１エンドポイントデバイスからの量子送信から、前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられた量子受信機によって受信された第１ランダムビットまたは鍵セットをルーティングまたはスイッチングし、前記量子受信機は、前記第１量子受信基底を用いて前記第１ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を受信し、前記第１エンドポイントデバイスは、第１量子送信基底を用いて前記第１ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を送信するステップと、前記量子受信機によって有効に受信された第１ランダムビットまたは鍵セットのインディケーションを、前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバによって、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で第１エンドポイントデバイスにルーティングまたはスイッチングするステップと、前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、第１第１ランダムビットまたは鍵セットを受信するための第１量子受信基底を表すデータを前記第１エンドポイントデバイスにルーティングまたはスイッチングするステップと、前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられた量子受信機によって有効に受信されなかった第１ランダムビットまたは鍵セットの破棄に基づいて、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第１中間シンボルセットを決定するステップと、前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられた量子受信機によって、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの量子チャネル上で、乱数発生器から出力された量子送信のための第２ランダムビットまたは鍵セットを前記第２エンドポイントデバイスにルーティングまたはスイッチングし、第２エンドポイントデバイスは、第２量子受信基底を用いて前記第２ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を受信するステップと、前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記クラシックチャネル上で、前記第２エンドポイントデバイスによって有効に受信された第２ランダムビットまたは鍵セットのインディケーションをルーティングまたはスイッチングするステップと、前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、クラシック送信を行うために、第２ランダムビットまたは鍵セットを送信するための第２量子送信基底を表すデータをルーティングまたはスイッチングするステップと、前記第２エンドポイントデバイスによって有効に受信された第２ランダムビットまたは鍵セットの受信されたインディケーションに対応しない第２ランダムビットまたは鍵セットの破棄に基づいて、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第２中間シンボルセットを決定するステップと、前記第２中間シンボルセットを用いて暗号化された第１中間シンボルセットを生成するステップと、前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記クラシックチャネル上で暗号化された第１中間シンボルセットをルーティングまたはスイッチングし、前記第２エンドポイントデバイスは、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第２中間シンボルセットを、受信した第２量子送信基底および第２量子受信基底から導出することに基づいて、暗号化された第１中間シンボルセットを解読するステップと、前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上でクラシック送信を行うために、前記第１エンドポイントデバイスから受信された第１量子送信基底と第１量子受信基底とを表すデータをルーティングまたはスイッチングするステップと、
前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記第２エンドポイントデバイスから受信された第２量子送信基底と第２量子受信基底とを表すデータをルーティングまたはスイッチングし、前記第１エンドポイントデバイスは、受信された第１ランダムビットセットのうち、前記第１送信基底が前記第１受信基底に等しく、前記第２送信基底が前記第２受信基底に等しいビットを除くすべてのビットの破棄に基づいて第１共有鍵を決定し、前記第２エンドポイントデバイスは、解読された第１中間シンボルセットのうち、前記第１送信基底が第１受信基底に等しく、前記第２送信基底が前記第２受信基底に等しいビットを除くすべてのビットの破棄に基づいて第２共有鍵を決定するステップと、前記第１および第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で前記第１および第２共有鍵に関連付けられたエラー訂正および／またはプライバシー強化を表すデータをルーティングまたはスイッチングし、前記第１および第２デバイスは、前記第１および第２共有鍵に基づいて最終共有鍵を決定するステップと、をさらに含む。

【0065】

第４態様では、第１、第２および第３態様に記載のＱＫＤリンク装置を介して第１エンドポイントデバイスと第２エンドポイントデバイスとの間でＱＫＤプロトコルを実行するためのコンピュータ実装方法であって、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの量子チャネル上で、乱数発生器から出力された量子送信のための第１第１ランダムビットまたは鍵セットを前記ＱＫＤリンク装置から前記第１エンドポイントデバイスに送信するステップであって、前記第１エンドポイントデバイスは、第１量子受信基底を用いて、第１第１ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を受信するステップと、前記第１エンドポイントデバイスから、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で前記第１エンドポイントデバイスによって有効に受信された第１ランダムビットまたは鍵セットのインディケーションを受信するステップと、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で前記第１ランダムビットまたは鍵セットを送信するために使用される第１量子送信基底を表すデータを前記ＱＫＤリンク装置から前記第１エンドポイントデバイスに送信するステップと、前記第１エンドポイントデバイスによって有効に受信された第１ランダムビットまたは鍵セットの受信されたインディケーションに対応しない第１ランダムビットまたは鍵セットの破棄に基づいて前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第１中間シンボルセットを決定するステップと、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの量子チャネル上で、乱数発生器から出力された量子送信のための第２ランダムビットまたは鍵セットを前記ＱＫＤリンク装置から前記第２エンドポイントデバイスに送信するステップであって、前記第２エンドポイントデバイスは第２量子受信基底を用いて第２ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を受信するステップと、前記第２エンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記クラシックチャネル上で前記第２エンドポイントデバイスによって有効に受信された第２ランダムビットまたは鍵セットのインディケーションを前記第２エンドポイントデバイスから受信するステップと、前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記第２ランダムビットまたは鍵セットを送信するための第２量子送信基底を表すデータを前記第２エンドポイントデバイスに送信するステップと、前記第２エンドポイントデバイスによって有効に受信された第２ランダムビットまたは鍵セットの受信されたインディケーションに対応しない第２ランダムビットまたは鍵セットの破棄に基づいて、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第２中間シンボルセットを決定するステップと、前記第２中間シンボルセットを用いて暗号化された第１中間シンボルセットを生成するステップと、前記第２エンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記クラシックチャネル上で暗号化された第１中間シンボルセットを前記第２エンドポイントデバイスに送信するステップであって、前記第２エンドポイントデバイスは、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第２中間シンボルセットを、受信した第２量子送信基底および第２量子受信基底から導出することに基づいて、暗号化された第１中間シンボルセットを解読するステップと、前記第１エンドポイントデバイスから、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記第１量子送信基底および第１量子受信基底を表すデータを受信するステップと、前記第１量子送信基底と前記第１量子受信基底とを表すデータを、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で前記第２エンドポイントデバイスに送信するステップと、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記第２量子送信基底と前記第２量子受信基底とを表すデータを前記第２エンドポイントデバイスから受信するステップと、前記第２量子送信基底と前記第２量子受信基底とを表すデータを、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で前記第１エンドポイントデバイスに送信するステップであって、前記第１エンドポイントデバイスは、受信された第１ランダムビットセットのうち、前記第１送信基底が前記第１受信基底に等しく、前記第２送信基底が前記第２受信基底に等しいビットを除くすべてのビットの破棄に基づいて第１共有鍵を決定し、前記第２エンドポイントデバイスは、解読された第１中間シンボルセットのうち、前記第１送信基底が第１受信基底に等しく、前記第２送信基底が前記第２受信基底に等しいビットを除くすべてのビットの破棄に基づいて第２共有鍵を決定するステップと、
前記第１および第２エンドポイントデバイス間では、前記第１および第２共有鍵に関連付けられたエラー訂正および／またはプライバシー強化を表すデータを、前記第１および第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で送信するステップであって、前記第１および第２デバイスは、前記第１および第２共有鍵に関連付けられたエラー訂正および／またはプライバシー強化に基づいて最終共有鍵を決定するステップと、をさらに含む、コンピュータ実装方法を提供する。

【0066】

第５態様では、本開示は、第１、第２、および／または第３態様のいずれか１項に記載のＱＫＤリンク装置を介して第１エンドポイントデバイスと第２エンドポイントデバイスとの間でＱＫＤプロトコルを実行するためのコンピュータ実装方法であって、前記第１エンドポイントデバイスから、第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの量子チャネル上で、第１エンドポイントデバイスの量子送信からの第１ランダムビットまたは鍵セットを受信するステップであって、前記第１量子受信基底は、前記第１第１ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を受信するために使用され、前記第１エンドポイントデバイスは、前記第１量子送信基底を用いて前記第１第１ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を送信するステップと、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で有効に受信された第１ランダムビットまたは鍵セットのインディケーションを前記第１エンドポイントデバイスに送信するステップと、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で前記第１ランダムビットまたは鍵セットを受信するための第１量子受信基底を表すデータを前記第１エンドポイントデバイスに送信するステップと、前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられた量子受信機によって有効に受信されなかった第１ランダムビットまたは鍵セットの破棄に基づいて、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第１中間シンボルセットを決定するステップと、前記第２エンドポイントデバイスから、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの量子チャネル上で、前記第２エンドポイントデバイスの量子送信からの第２ランダムビットまたは鍵セットを受信するステップであって、前記第２量子受信基底は、前記第２ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を受信するために使用され、前記第２エンドポイントデバイスは、前記第２量子送信基底を用いて、前記第２ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を送信するステップと、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で有効に受信された第２ランダムビットまたは鍵セットのインディケーションを前記第２エンドポイントデバイスに送信するステップと、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で前記第２ランダムビットまたは鍵セットを受信するための第２量子受信基底を表すデータを前記第２エンドポイントデバイスに送信するステップと、前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられた量子受信機によって有効に受信されなかった第２ランダムビットまたは鍵セットの破棄に基づいて、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第２中間シンボルセットを決定するステップと、前記第２中間シンボルセットを用いて暗号化された第１中間シンボルセットを生成するステップと、前記第２エンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記クラシックチャネル上で暗号化された第１中間シンボルセットを前記第２エンドポイントデバイスに送信するステップであって、前記第２エンドポイントデバイスは、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第２中間シンボルセットを、受信した第２量子送信基底および第２量子受信基底から導出することに基づいて、暗号化された第１中間シンボルセットを解読するステップと、前記第１エンドポイントデバイスから、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記第１量子送信基底と前記第１量子受信基底を表すデータを受信するステップと、前記第１量子送信基底と前記第１量子受信基底とを表すデータを、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で前記第２エンドポイントデバイスに送信するステップと、前記第２量子送信基底と前記第２量子受信基底を表すデータを、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記第２エンドポイントデバイスから受信するステップと、前記第２量子送信基底と前記第２量子受信基底とを表すデータを、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で前記第１エンドポイントデバイスに送信するステップであって、前記第１エンドポイントデバイスは、受信された第１ランダムビットセットのうち、前記第１送信基底が前記第１受信基底に等しく、前記第２送信基底が前記第２受信基底に等しいビットを除くすべてのビットの破棄に基づいて第１共有鍵を決定し、前記第２エンドポイントデバイスは、解読された第１中間シンボルセットのうち、前記第１送信基底が第１受信基底に等しく、前記第２送信基底が前記第２受信基底に等しいビットを除くすべてのビットの破棄に基づいて第２共有鍵を決定するステップと、前記第１および第２エンドポイントデバイス間では、前記第１および第２共有鍵に関連付けられたエラー訂正および／またはプライバシー強化を表すデータを、前記第１および第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で送信するステップであって、前記第１および第２デバイスは、前記第１および第２共有鍵に関連付けられたエラー訂正および／またはプライバシー強化に基づいて最終共有鍵を決定するステップと、をさらに含む、コンピュータ実装方法を提供する。

【0067】

第６態様では、本開示は、第１、第２および第３態様のいずれか１項に記載のＱＫＤリンク装置を介して第１エンドポイントデバイスと第２エンドポイントデバイスとの間でＱＫＤプロトコルを実行するためのコンピュータ実装方法であって、前記第１エンドポイントデバイスから、第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの量子チャネル上で、第１エンドポイントデバイスの量子送信からの第１ランダムビットまたは鍵セットを受信するステップであって、前記第１量子受信基底は、前記第１第１ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を受信するために使用され、前記第１エンドポイントデバイスは、前記第１量子送信基底を用いて前記第１第１ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を送信するステップと、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で有効に受信された第１ランダムビットまたは鍵セットのインディケーションを前記第１エンドポイントデバイスに送信するステップと、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で前記第１ランダムビットまたは鍵セットを受信するための第１量子受信基底を表すデータを前記第１エンドポイントデバイスに送信するステップと、前記第１エンドポイントデバイスに割り当てられた量子受信機によって有効に受信されなかった第１ランダムビットまたは鍵セットの破棄に基づいて、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第１中間シンボルセットを決定するステップと、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの量子チャネル上で、乱数発生器から出力された量子送信のための第２ランダムビットまたは鍵セットを前記ＱＫＤリンク装置から前記第２エンドポイントデバイスに送信するステップであって、前記第２エンドポイントデバイスは第２量子受信基底を用いて第２ランダムビットまたは鍵セットの量子送信を受信するステップと、前記第２エンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記クラシックチャネル上で前記第２エンドポイントデバイスによって有効に受信された第２ランダムビットまたは鍵セットのインディケーションを前記第２エンドポイントデバイスから受信するステップと、前記第２エンドポイントデバイスに割り当てられたクラシックトランシーバを介して、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記第２ランダムビットまたは鍵セットを送信するための第２量子送信基底を表すデータを前記第２エンドポイントデバイスに送信するステップと、前記第２エンドポイントデバイスによって有効に受信された第２ランダムビットまたは鍵セットの受信されたインディケーションに対応しない第２ランダムビットまたは鍵セットの破棄に基づいて、前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第２中間シンボルセットを決定するステップと、前記第２部分鍵を用いて暗号化された第１部分鍵を生成するステップと、前記暗号化された第１部分鍵を、前記第２エンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記クラシックチャネル上で前記第２エンドポイントデバイスに送信するステップであって、前記第２エンドポイントデバイスは、受信された第２量子送信基底および第２量子受信基底から前記ＱＫＤリンク装置に関連付けられた前記第２中間シンボルセットを導出することに基づいて、暗号化された第１中間シンボルセットを解読するステップと、前記第１エンドポイントデバイスから、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記第１量子送信基底および第１量子受信基底を表すデータを受信するステップと、前記第１量子送信基底と前記第１量子受信基底とを表すデータを、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で前記第２エンドポイントデバイスに送信するステップと、前記第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で、前記第２量子送信基底と前記第２量子受信基底とを表すデータを前記第２エンドポイントデバイスから受信するステップと、前記第２量子送信基底と前記第２量子受信基底とを表すデータを、前記第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で前記第１エンドポイントデバイスに送信するステップであって、前記第１エンドポイントデバイスは、受信された第１ランダムビットセットのうち、前記第１送信基底が前記第１受信基底に等しく、前記第２送信基底が前記第２受信基底に等しいビットを除くすべてのビットの破棄に基づいて第１共有鍵を決定し、前記第２エンドポイントデバイスは、解読された第１中間シンボルセットのうち、前記第１送信基底が第１受信基底に等しく、前記第２送信基底が前記第２受信基底に等しいビットを除くすべてのビットの破棄に基づいて第２共有鍵を決定するステップと、前記第１および第２エンドポイントデバイス間では、前記第１および第２共有鍵に関連付けられたエラー訂正および／またはプライバシー強化を表すデータを、前記第１および第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で送信するステップであって、前記第１および第２デバイスは、前記第１および第２共有鍵に関連付けられたエラー訂正および／またはプライバシー強化に基づいて最終共有鍵を決定するステップと、をさらに含む、コンピュータ実装方法を提供する。

【0068】

第７態様では、第１、第２、第３、第４、第５、および／または第６の態様のいずれかに記載のＱＫＤリンク装置と、各々がＱＫＤリンクを介して前記ＱＫＤリンク装置に結合された複数のエンドポイントデバイスと、を含み、前記ＱＫＤリンク装置は、２つ以上のエンドポイントデバイスをＱＫＤネットワークにリンクするように構成される、システムを提供する。

【0069】

第８態様では、コンピュータ可読媒体であって、プロセッサ上で実行されると、第１、第２、第３、第４、第５、および／または第６の態様のいずれかに記載のコンピュータ実装方法を前記プロセッサに実行させるコンピュータコードまたは命令を格納した、コンピュータ可読媒体を提供する。

【0070】

第９態様では、図面を参照して本明細書に記載されるシステムが提供される。

【0071】

第１０態様では、添付の図面を参照して本明細書で説明される方法が提供される。

【0072】

第１１態様では、本明細書で図面を参照して説明される量子鍵配布リンク装置が提供される。

【0073】

Ｉ第１２の態様では、図面を参照して本明細書で説明されるエンドポイントデバイスが提供される。

【0074】

第１３の態様では、図面を参照して本明細書に記載されるコンピュータプログラム製品が提供される。

【0075】

本明細書に記載された方法および／またはプロセスは、機械可読形式で、例えば、プログラムがコンピュータ上で実行され、コンピュータプログラムがコンピュータ可読媒体上に具現され得る場合に、本明細書に記載されたいずれかの方法のすべてのステップを実行するように適合されたコンピュータプログラムコード手段を含むコンピュータプログラムの形式で、有形記憶媒体上のソフトウェアによって実行され得る。有形（または非一時的）記憶媒体の例としては、磁気ディスク、サムドライブ、メモリカードなどが挙げられる。伝播信号は含まれていない。ソフトウェアは、方法ステップを任意の適切な順序でまたは同時に実行することができるように、パラレルプロセッサまたはシリアルプロセッサ上で実行するように適合されていてもよい。

【0076】

本用途では、ファームウェアおよびソフトウェアが個別に取引可能な価値のある商品であることを認識している。これは、必要な機能を実行するために、「ダム」または標準的なハードウェア上で演算または制御されるソフトウェアを含むように設計されている。また、所望の機能を実行するためにシリコンチップを設計したり汎用プログラマブルチップを構成したりするＨＤＬ（ハードウェア記述言語）ソフトウェアなど、ハードウェア構成を「記述」したり定義したりするソフトウェアも含まれることを目指している。

【0077】

好ましい特徴は、当業者にとって自明であるように適切に組み合わされ、本発明の任意の態様と組み合わされ得る。
本発明の実施形態は、例として、以下の図面を参照して説明する。

【図面の簡単な説明】

【0078】

【図1a】本発明のいくつかの実施形態による例示的なＱＫＤ交換システムを示す概略図である。

【図1b】本発明のいくつかの実施形態による図１ａのＱＫＤ交換システムと共に使用される例示的なＱＫＤリンクを示す概略図である。

【図1c】本発明のいくつかの実施形態による別の例示的なＱＫＤ交換システムを示す概略図である。

【図1d】本発明のいくつかの実施形態による別の例示的なＱＫＤ交換システムを示す概略図である。

【図1e】本発明のいくつかの実施形態による別の例示的なＱＫＤ交換システムを示す概略図である。

【図1f】本発明のいくつかの実施形態による、図１ａ～１ｅ、１ｇ、１ｉ、および／または図２～５ｂのＱＫＤ交換システムにおける量子通信コンポーネントの例を示す概略図である。

【図1g】本発明のいくつかの実施形態による別の例示的なＱＫＤ交換システムを示す概略図である。

【図1h】本発明のいくつかの実施形態による図１ａ～１ｇのいずれかのＱＫＤ交換システムのＱＫＤリンク装置によって使用される制御フローの一例を示す流れ図である。

【図1i】本発明のいくつかの実施形態による図１ａ～１ｇのいずれかのＱＫＤ交換システムのＱＫＤリンク装置によって使用される制御フローの他の例を示す流れ図である。

【図1j】本発明のいくつかの実施形態によるＱＫＤ交換システムの別の例を示す流れ図である。

【図2】本発明のいくつかの実施形態による別の例示的なＱＫＤ交換システムを示す概略図である。

【図3a】本発明のいくつかの実施形態による、路側キャビネット内にリンク装置を有するＱＫＤ交換システムの一例を示す概略図である。

【図3b】本発明のいくつかの実施形態による路側キャビネット内のリンク装置を有するＱＫＤ交換システムの別の例を示す概略図である。

【図3c】本発明のいくつかの実施形態による、スイッチと路側キャビネットとの間で分離されたリンク装置の機能を有するＱＫＤ交換システムの別の例を示す概略図である。

【図4a】本発明のいくつかの実施形態による、５Ｇ無線アンテナロッド内のエンドポイントの例示的な５Ｇ ＱＫＤ交換システムを示す概略図である。

【図4b】本発明のいくつかの実施形態による、いくつかのエンドポイントが衛星等である例示的な衛星ＱＫＤ交換システムを示す概略図である。

【図4c】本発明のいくつかの実施形態による、エンドポイントを光地上受信機局等として有する例示的な衛星ＱＫＤ交換システムを示す概略図である。

【図5a】本発明のいくつかの実施形態による、図１ａ～４ｃのいずれかのＱＫＤ交換システムのＱＫＤリンク装置と共に使用される例示的なＱＫＤプロトコルを示す流れ図である。

【図5b】本発明のいくつかの実施形態による、図１Ａ～４ｃのいずれかのＱＫＤ交換システムのＱＫＤリンク装置と共に使用されるＱＫＤプロトコルの別の例を示す流れ図である。

【図5c】本発明のいくつかの実施形態による、図１Ａ～４ｃのいずれかのＱＫＤ交換システムのＱＫＤリンク装置と共に使用されるＱＫＤプロトコルの別の例を示す流れ図である。

【図5d】本発明のいくつかの実施形態による、図１Ａ～４ｃのいずれかのＱＫＤ交換システムのＱＫＤリンク装置と共に使用されるＱＫＤプロトコルの別の例を示す流れ図である。

【図6a】本発明のいくつかの実施形態による例示的なコンピューティングシステム、デバイス、または装置を示す概略図である。

【図6b】本発明のいくつかの実施形態による例示的なシステムを示す概略図である。 図面全体を通して共通の符号を用いて、類似の特徴を表す。

【発明を実施するための形態】

【0079】

以下、本発明の実施形態を一例として説明する。これらの実施形態は、これを可能にする唯一の方法ではないが、出願人が現在知っている、本発明を実行するための最良のパターンを表す。この説明では、サンプルの機能と、サンプルを構築および操作するための一連の手順について説明する。しかしながら、同じまたは同等の機能およびシーケンスは、異なる例によって実装されてもよい。

【0080】

は、ＱＫＤ通信リンク（またはＱＫＤリンク）を提供し、ＱＫＤ通信リンクを介して複数のエンドポイントへのデータフローを制御し、複数のエンドポイント間でＱＫＤ通信ネットワーク（または量子ネットワーク／クラウド）を作成する量子鍵分散（ＱＫＤ）リンク装置を提供する。ＱＫＤリンク装置は、複数のエンドポイントの各々にＱＫＤリンクを提供し、いずれかのエンドポイントが、それぞれのＱＫＤリンクを介して他のエンドポイントと量子符号化信号を交換するように構成される。各ＱＫＤリンクは、少なくとも量子チャネルと、同じ通信媒体を共有することができるクラシックチャネルとを含む通信チャネルを含んでもよい。２つ以上のＱＫＤリンクは、同じ通信媒体を共有するように構成することもできる。これにより、各エンドポイントへの各ＱＫＤリンクを形成するように構成され得る適切な通信媒体／媒体またはこれらのエンドポイントが一般的に使用する通信媒体（例えば、光ファイバリンク）を選択することにより、数千のエンドポイントをサポートすることができ、接続コストを比較的低く維持することができる。例えば、通信媒体／媒体は、各ＱＫＤリンクを形成するように構成され得る１つ以上の光ファイバ、および／または将来エンドポイントによって広げられて使用され得る任意の他の適切な通信媒体／媒体に基づいてもよい。

【0081】

ＱＫＤリンク装置はまた、エンドポイント間で量子安全な方法で鍵（例えば、ＱＫＤ鍵）を安全に交換するための１つ以上のＱＫＤプロトコルを実装するように構成される。各ＱＫＤリンクは量子チャネルとクラシックチャネルを有し、ＱＫＤリンク装置は、ＱＫＤプロトコル（例えば、ＱＫＤプロトコルのＢＢ８４シリーズからの１つ以上のプロトコル）に依存して鍵を安全に交換するために１つ以上のＱＫＤプロトコルを実装するために使用され、エンドポイントデバイスおよびＱＫＤリンク装置からの限定された信頼しか必要とせず、路側キャビネット（限定された物理的保護を有する）および交換センターおよび／または電気通信交換機にこの技術を導入することが可能である。これにより、相対的に失われたコストかつ量子安全通信で数千のエンドポイントをサポートすることが可能となる。オプションとして、エンドポイントから中央位置まで単一の通信チャネル／媒体（例えば、光ファイバまたは無線光リンク）を提供する必要はなく、エンドポイントからの各通信チャネル／媒体（例えば、光ファイバまたは無線光リンク）は路側キャビネットを共有したり、路側キャビネットに連結したりできるため、コストの削減と帯域幅の共有が可能になる。したがって、これは、例えばオフィスや家庭のエンドポイントをＱＫＤネットワーク（あるいは量子的にセキュアなや量子クラウドネットワーク）に接続するための「ラストワンマイル」ソリューションとして展開することができるが、これに限定されるものではない。

【0082】

ＱＫＤリンク装置および対応するＱＫＤリンクを利用する対応するエンドポイントデバイスは、複数のＱＫＤプロトコルを使用してもよい。ＢＢ８４プロトコル、その修正および／または変形について本明細書で説明するが、これは例示にすぎず、本発明はこれに限定されず、当業者により理解されるように、ＱＫＤリンク装置および対応するエンドポイントデバイスが鍵を交換するために１つ以上のＱＫＤプロトコルを使用してもよい。このようなＱＫＤプロトコルは、ＢｅｎｎｅｔｔおよびＢｒａｓｓａｒｄ １９８４（ＢＢ８４）ＱＫＤプロトコルファミリーからのＱＫＤプロトコルと、ＢＢ８４ ＱＫＤプロトコルと、ここで記載のＢＢ８４修正バージョンと、前記ＱＫＤリンク装置が前記エンドポイントデバイス間で交換された結果ＱＫＤ鍵を導き出すことができないことを確保するように構成されたＢＢ８４プロトコルの修正バージョンと、Ｂｅｎｎｅｔ １９９２（Ｂ９２）ＱＫＤプロトコルと、６状態プロトコル（ＳＳＰ）ＱＫＤプロトコルと、Ｓｃａｒａｎｉ Ａｃｉｎ Ｒｉｂｏｒｄｙ Ｇｉｓｉｎ ２００４（ＳＡＲＧ０４）ＱＫＤプロトコルと、Ｄｏｈｅｒｔｙ Ｐａｒｒｉｌｏ Ｓｐｅｄａｌｉｅｒｉ ２００２（ＤＰＳ０２）ＱＫＤプロトコルと、差動位相シフト（ＤＰＳ）ＱＫＤプロトコルと、Ｅｃｋｅｒｔ １９９１（Ｅ９１）ＱＫＤプロトコルと、
コヒーレント一方向（ＣＯＷ）ＱＫＤプロトコルと、
Ｋｈａｎ Ｍｕｒｐｈｙ Ｂｅｉｇｅ ２００９（ＫＭＢ０９）ＱＫＤプロトコルと、
Ｅｓｔｅｂａｎ Ｓｅｒｎａ ２００９（Ｓ０９）、ＱＫＤプロトコルと、
Ｓｅｒｎａ ２０１３（Ｓ１３）ＱＫＤプロトコルと、
Ａｂｕｓｈｇｒａ Ｋ Ｅｌｌｅｉｔｈｙ ２０１５（ＡＫ１５）ＱＫＤプロトコルと、
任意の１つ以上の他のもつれベースＱＫＤプロトコルと、
任意の１つ以上の将来のＱＫＤプロトコルと、
ＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋ／２０３ａ～２０３ｋの各々の量子チャネルおよび非量子チャネルを利用することができる他の任意のＱＫＤプロトコルと、少なくとも２つ以上のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋ／２０４ａ～２０４ｋおよび／またはエンドポイントデバイスのうちの少なくとも１つ１０４ａ／２０４ａと第３者、中間パーティ、またはクラウドサービスなどとの間によって共有鍵を確立および／または交換するための任意の他の量子鍵交換プロトコルと、交換される鍵が量子鍵分散鍵に基づいて、および／またはＱＫＤプロトコルがＱＫＤ共有鍵がエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋ／２０４ａ－２０４ｋ等の間で確立される量子安全鍵確立プロトコルであるので量子的に安全またはセキュアな鍵であることができるＱＫＤプロトコルと、、これらの組合せ、それらの変更等、および／または、用途の要件に応じたものに基づくが、これらに限定されない。

【0083】

量子通信チャネルは、通信媒体上で少なくとも量子情報を送信および／または受信することができる通信チャネルを含むか、または表すことができる。量子情報は、量子システムの１つ以上の量子状態で符号化された情報を含むことができ、量子状態は、他の量子状態の重ね合わせであってもよい。本発明に従って使用されてもよい量子通信チャネルまたは量子チャネルの一例は、例えば光量子通信、フリースペース光量子通信、光ファイバ量子通信、光ファイバ通信、フリースペース光通信；光レーザー量子通信、電磁波を使用した通信、例えば、無線、マイクロ波、近赤外、赤外、ギガヘルツ、テラヘルツ、および／またはその他任意の種類の電磁波通信など、電子スピン等による通信、量子通信チャネル上で装置間にデータを送受信する他の種類の量子通信であるが、これらに限定されるものではない。なお、１つ以上のタイプの量子通信チャネルの通信媒体は、非量子またはクラシックな情報を送信および／または受信することも可能である。

【0084】

標準、クラシック、または非量子通信チャネルは、少なくとも通信媒体上でクラシック情報または非量子情報を送信および／または受信することができる２つのデバイスまたは装置間の任意の通信チャネルを含むか、または表すことができる。クラシックな非量子情報は、非量子状態として符号化された情報を含んでもよい。本発明による標準通信チャネル、クラシック通信チャネル、および／または非量子通信チャネルの例は、以下からなる群の１つ以上を含むか、またはそれに基づいてもよいが、これらに限定されない。例えば、１つ以上の物理通信チャネル、光通信チャネル、フリースペース光通信チャネル、無線通信チャネル、有線通信チャネル、ラジオ通信チャネル、マイクロ波通信チャネル、衛星通信チャネル、地上通信チャンネル、光ファイバ通信路、光レーザー通信チャネル、通信チャネル、２Ｇ、３Ｇ、４Ｇ、５Ｇ、および／または６Ｇ以上の電気通信標準チャネル、論理チャネル例えば、インターネット・プロトコル（ＩＰ）チャネル、任意の標準、クラシック、または非量子物理通信チャネル上で提供される任意の他のタイプの論理チャネル（これらに限定されない）、鳥類キャリア、紙、封印されたブリーフケース、宅配便またはその他の配達サービス等のような、１つまたは複数の他の物理的通信またはデータキャリアデバイス間でデータを送信するための１つ以上の光学的、無線的、および／または有線的な通信チャネルの他の任意のタイプ（これらに限定されない）、デバイス間でデータを送信するための複合通信チャネルを形成する２つ以上の光、無線、および／または有線通信チャネル、および／または、デデバイス間でデータを送信するための複合通信チャネルを形成する２つ以上の光、無線、および／または有線通信チャネル、および／または、デバイス間でデータを送信および／または搬送するための複合通信チャネルを形成する、２つ以上の標準、クラシック、または非量子通信チャネルの任意の組み合わせ、それらの組み合わせ、それらの変更、および／または本明細書に記載されたもの、
用途要件に応じたもの。なお、１つ以上のタイプの標準通信チャネル、クラシック通信チャネル、または非量子通信チャネルの通信媒体は、量子情報を送信および／または受信することも可能である。

【0085】

鍵または暗号化鍵は、シングルストリングおよび／または複数のシングルを含むか、表すことができ、各シングルはｊビットを有することができ、したがって、シングルセットはＭ＝２異なるシングルによって表され、ｊ＞１である。鍵のシンボルは、ランダムシンボルまたは数値発生器でランダムに生成することができ、用途等に応じて固定長のＬ個のシンボルを有することができる。量子鍵配布（ＱＫＤ）鍵は、ＱＫＤプロトコル／量子鍵交換プロトコル（例えば、ＢＢ８４シリーズＱＫＤプロトコルなど）に基づいて、および／または本明細書に記載されているように、少なくとも１つの量子通信チャネル、または、少なくとも１つの量子通信チャネルおよび１つ以上の非量子通信チャネルまたはクラシック通信チャネルを用いて、１つのデバイスまたは装置と別のデバイスまたは装置との間で配布または交換された鍵を含むかまたは表すことができる。

【0086】

鍵、ＱＫＤ鍵、暗号化鍵、フロントカーソル鍵、会議鍵、中間鍵などの各々は、シングルストリングまたはシングルストリングの集合（例えば、符号列の集合）を含むことができ、または表すことができる。各シンボルのｎビットは、ｎ＞１であるＭ＝２ⁿ異なるシンボルで表される）。シンボル列の処理は、例えば、シンボル列のセットの組み合わせを含んでもよい。第１シンボル列は、例えば、１回限りの暗号化／解読、マスキング、シンボルがビットに変換されるときのビットに対する排他的論理和（ＸＯＲ）演算、またはシンボルまたはシンボル列のファジーなセットに対する拡張ＸＯＲ演算に基づくが、これらに限定されない、第２シンボル列と組み合わされ得る。例えば、鍵は、ＸＯＲ演算および／または拡張ＸＯＲ演算を用いて、鍵および別の鍵のビットおよび／またはシンボルのそれぞれについて、別の鍵と結合されてもよい。

【0087】

すなわち、第１鍵（または第１シンボルセットまたは第１シンボル列）と第２鍵（または第２シンボルセットまたは第２シンボル列）との組み合わせは、例えば、第１および第２鍵の対応するシンボルの排他的論理和（ＸＯＲ）演算（例えば、第１および第２鍵のシンボルをビットストリングに変換し、ビット毎にＸＯＲを実行する）を用いて実行することができるが、これらに限定されるものではない。第１および第２鍵のシンボルがビットシンボルである場合のビット単位の排他的論理和演算と；第１および第２鍵の対応するシンボルを拡張するＸＯＲ演算（例えば、ビット単位のＸＯＲ演算の数学的性質を保持するシンボルに対して、数学的に定義された拡張された「シンボルＸＯＲ」演算のセットを使用する）；第１鍵のシンボルセットと第２鍵のシンボルセットとの１回限りの暗号化、および／またはシングルセットに対するその他のトラップまたは暗号化操作を行う。

【0088】

ユーザ、エンドポイント、またはパーティデバイスは、ユーザまたはパーティの制御下にある任意のデバイスまたはデバイスを含み、それは、少なくとも量子通信チャネル上でデータを受信し、および／または、他のユーザ、エンドポイント、またはパーティデバイスと１つ以上の非量子通信、標準通信、またはクラシック通信チャネルを確立するように構成された通信コンポーネント／システムまたは通信能力を含むことができ、および／または、例えば、量子鍵交換、ＱＫＤプロトコル、ＱＫＤグループ共有スキーム、および／または本発明によるＱＫＤ鍵を用いて１つ以上の他のパーティデバイスまたは端末とのセキュアな通信などを実現するために、少なくとも１つの他のユーザまたはパーティの制御下にあるＱＫＤリンク装置を含んでもよい。本発明によるユーザ、エンドポイント、および／またはクライアント装置の例は、例えば、ユーザ装置、モバイル装置、スマートフォン、パーソナルコンピュータ、ラップトップ、ポータブルコンピューティングデバイス、任意の通信デバイス、コンピューティングデバイス、またはサーバーなどを含んでもよいが、これらに限定されるものではない、衛星地上受信局；衛星光地上受信機局（ＯＧＲ）および／またはその装置／コンポーネント、光地上受信機局（ＯＧＲ）および／またはその装置／コンポーネント；通信装置、ネットワーク装置、ネットワークノード、ルータ、２Ｇ、３Ｇ、４Ｇ、５Ｇ、および／または６Ｇ以上の電気通信ノード、アンテナロッド、ラジオアクセスネットワークノード、および／またはその他任意のネットワークエンティティなど、および／または、例えば、非量子通信チャネル、標準通信チャネル、またはクラシック通信チャネル上で通信するための、非量子通信インターフェース、標準通信インターフェース、またはクラシック通信インターフェースの機能を含むようにおよび／または構成されているが、これらに限定されない通信インターフェースを有する任意の通信装置、コンピューティングデバイス、またはサーバーなど、また、量子チャネルなどを介して通信するための量子通信インターフェースを提供する。

【0089】

ＱＫＤリンクパーティ装置またはデバイスは、１つ以上の他のパーティ装置と１つ以上の量子通信チャネルを確立し、および／または量子通信チャネル上で１つ以上の他のパーティ装置とデータを送信し、例えば、本発明による少なくとも２つの他のパーティ装置間のセキュアな通信のためのＱＫＤプロトコルを用いてＱＫＤ鍵交換／ネゴシエーションを実現または容易にするために、１つ以上の他のパーティ装置との間でデータを送受信するために、１つ以上の他のパーティ装置との間でデータを送受信するために１つ以上の他のパーティ装置と１つ以上の非量子通信チャネル、標準通信チャネル、またはクラシック通信チャネルを確立するように適合され、構成され、またはこのような能力を含むデバイス、装置、コンポーネント、またはシステムを含むか、これらを表してもよい。本明細書に記載され、および／または本発明に従ったＱＫＤリンクパーティ装置またはデバイスの例は、例えば、スイッチ、路側キャビネット内のローカルスイッチ、航空機装置／そのコンポーネント、車載装置／そのコンポーネント、衛星または装置／そのコンポーネント、地上局または装置／そのコンポーネント、衛星ベースの通信デバイスまたは装置／そのコンポーネント、地上局または装置／コンポーネント、中継局、中継局、通信装置、ネットワークノード、ルータ、および／または任意の装置、通信装置、コンピューティングデバイス、またはサーバーなどを含むが、これらに限定されない。通信インターフェースは、例えば、非量子、標準、またはクラシック通信チャネル上で通信するための非量子、標準、またはクラシック通信インターフェースの機能として構成され、および／または含むが、これらに限定されない。また、量子チャネルなどを介して通信するための量子通信インターフェースを提供する。

【0090】

エンドポイントまたはパーティデバイスとＱＫＤリンク装置との間のＱＫＤリンクは、クラシックまたは非量子通信チャネルと量子通信チャネルとを含む１つ以上の通信媒体を含むか、または表すことができる。ＱＫＤリンクの構成、したがって、ＱＫＤリンクの量子通信チャネルおよびクラシック通信チャネルは、ＱＫＤリンク装置と１つ以上のエンドポイントデバイスとの間で実装および実行されるＱＫＤプロトコルまたは鍵交換プロトコルのタイプに依存することができる。例えば、ＱＫＤリンクは、例としてのみであるが、これに限定されるものではないが、ＱＫＤリンク装置とエンドポイントとの間でデータを送信するための双方向クラシック通信チャネルと、ＱＫＤリンク装置からエンドポイントへおよび／またはその逆の量子送信するための少なくとも一方向量子通信チャネルとを含んでもよい。このようなＱＫＤリンクの構成は、ＱＫＤプロトコル（例えば、ＢＢ８４シリーズのＱＫＤプロトコルなど）に適用することができ、エンドポイントデバイスまたはエンドポイントデバイスのうちの１つが、ＱＫＤリンクの１つ以上のクラシックチャネル上で双方向クラシック通信を行うように構成されたエンドポイントデバイスが、量子チャネル上でＱＫＤリンク装置から量子情報を受信するように構成されている。

【0091】

代替的にまたは追加的に、オプションとして、ＱＫＤリンクは、ＱＫＤリンク装置とエンドポイントとの間でデータを送信するための双方向クラシック通信チャネルと、リンク装置とエンドポイントとの間で量子送信を行うための少なくとも双方向量子通信チャネルとを含むように構成されてもよいが、これらに限定されない。このようなＱＫＤリンクの構成は、ＱＫＤプロトコル（例えば、ＢＢ８４シリーズＱＫＤプロトコルなど）は、エンドポイントデバイスまたはエンドポイントデバイスの１つが量子チャネル上でＱＫＤリンク装置に量子情報を送信するように構成され、エンドポイントデバイスがそのＱＫＤリンクの１つ以上のクラシックチャネル上で双方向クラシック通信を行うように構成される。

【0092】

代替的にまたは追加的に、ＱＫＤリンクがサポートするＱＫＤリンクの混合が存在してもよく、第１エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクは、ＱＫＤリンクが第１エンドポイントデバイスへの量子情報の送信のためにＱＫＤリンクが使用する一方向量子チャネルのみをサポートし、第２エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクは、ＱＫＤリンクが第２エンドポイントデバイスがＱＫＤリンクへの量子情報の送信のために使用する一方向量子チャネルをサポートし、両方のＱＫＤリンクが双方向クラシック通信チャネルなどを有する。これにより、ＱＫＤリンク装置が、第１エンドポイントデバイスから量子情報を受信する量子受信機と、第２エンドポイントに量子情報を送信する量子送信機等を有するように構成された、これらのタイプのＱＫＤリンクを用いたＱＫＤプロトコルを実現することができる。

【0093】

代替的にまたは追加的に、別のオプションとして、エンドポイントデバイスのためのＱＫＤリンクは、例としてのみであるが、これに限定されないが、ＱＫＤリンク装置とエンドポイントとの間でデータを送信するための双方向クラシック通信チャネルと、エンドポイントデバイス間でＱＫＤリンク装置に量子送信を送信するための少なくとも双方向量子通信チャネルとを含んでもよい。このようなＱＫＤリンクの構成は、エンドポイントデバイスが一連のＱＫＤプロトコル（例えば、ＱＫＤプロトコルを含む。）を実装または実行することを可能にするのに適していてもよい。量子情報の送信および／または受信をエンドポイントデバイスに要求するＢＢ８４シリーズＱＫＤプロトコル等またはＱＫＤプロトコル）は、ＱＫＤリンク装置および適切なＱＫＤリンク等を有する他の互換性のあるエンドポイントデバイスとＱＫＤリンク装置に接続されている。代替的にまたは追加的に、オプションとして、ＱＫＤリンクは、リンク装置とエンドポイントとの間でデータを送信するための２つ以上のクラシック通信チャネルと、リンク装置からエンドポイントへの量子送信のための量子通信チャネルとを含んでもよいが、これに限定されるものではない。

【0094】

エンドポイントのために１つのＱＫＤリンクによって使用される、または２つ以上のＱＫＤリンクによって共有される通信媒体は、量子情報を送信するための量子チャネルを形成するように構成されてもよい、および／または非量子通信またはクラシック通信を送信するための１つ以上のクラシック通信チャネルを形成するように構成されてもよい、任意のタイプの通信媒体または媒体であってよい。代替的にまたは追加的に、各ＱＫＤリンクの量子チャネルおよび／またはクラシックチャネルなどのために、および／または用途要件に応じて、異なる通信媒体を使用してもよい。例えば、通信媒体は、可視光、近赤外光、赤外光、マイクロ波、衛星通信波長および／またはテラヘルツ波長、および／または少なくとも量子通信および／または非量子通信のための任意の他の適切な電磁波長など、可視および／または不可視の電磁波スペクトルを伝播する電磁波信号に限定されるわけではないが、これらに限定されるわけではない。非量子チャネルまたはクラシックチャネルのための通信媒体は、量子チャネルと同じ通信媒体で実現することができるが、非量子チャネルのための通信媒体は、例えば、有線および／または無線の非量子技術に基づいて、および／または、本明細書などで説明されるように、限定されるものではない。通信媒体は、例えば、フリースペースおよび／または電磁信号等を伝播するための任意のタイプの導波管であってもよいが、これらに限定されない。簡単のために、一例として、通信媒体は、可視光スペクトル、近赤外スペクトル、赤外光等の少なくとも１つの波長を有する電磁信号を伝播可能な光通信媒体であってもよい。簡単のために、このような光通信媒体は、例えば光学的フリースペースを含んでもよいが、これに限定されない、光ケーブル、マルチモード光ファイバ、シングルモード光ファイバ、１本以上の光ファイバ、光学的フリースペース、その組み合わせ、その変更、本明細書に記載されたものおよび／または用途要件に応じたものである。例えば、光通信媒体は、可視光スペクトルおよび／または近赤外スペクトルのうちの少なくとも１つの波長の光を伝播することができる光ファイバ等であってもよい。代替的にまたは追加的に、通信媒体は、例えば、フリースペースおよび／または電磁信号等を伝播するための任意のタイプの導波管であってもよいが、これらに限定されない。単純化のために、そして例としてのみ、通信媒体は、可視および／または不可視の電磁波スペクトル、例えば、可視光、近赤外光、赤外光、マイクロ波、衛星通信、衛星通信波長、衛星光通信波長および／またはテラヘルツ波長、および／または少なくとも量子通信および／または非量子通信などのために使用される任意の他の適切な電磁波長の群のうちの少なくとも１つの波長の電磁波信号を伝播することができる、自由宇宙航空機、自由宇宙衛星搭載、および／または自由宇宙衛星ベースの光通信媒体とすることができる。単純化のために、このような光通信媒体は、例えば、光学的フリースペースおよび／または任意の他の適切な光通信媒体、その組み合わせ、その変更、本明細書に記載されたものおよび／または用途要件に応じたものを含んでもよいが、これらに限定されるものではない。

【0095】

例えば、ＱＫＤリンクは、例えば、波長分割多重化（ＷＤＭ）または高密度波長分割多重化（ＤＷＤＭ）などを用いて、ＱＫＤリンクの異なるチャネル上でデータを送信するように構成された１つ以上の光ファイバを使用するように構成された光通信媒体などの通信媒体を使用するように構成されてもよいが、これに限定されない。ＱＫＤリンクの通信媒体は、量子チャネルと非量子チャネルとを共有するように構成されてもよい。例えば、ＱＫＤリンクの通信媒体は、ＷＤＭ／ＤＷＤＭを用いて量子チャネルと非量子チャネルまたはクラシックチャネルとを分離する単一の光ファイバを使用してもよい。さらに、量子チャネルは、ＷＤＭ／ＤＷＤＭチャネルのビームであってもよく、量子チャネル用の量子送信機は、量子情報を送信するためのＮ＝２^M個の異なる偏光のレーザー（例えば、Ｍ＞１、いくつかのＱＫＤプロトコルではＮ＝４）を有してもよく、各レーザーは、ＷＤＭ／ＤＷＤＭに基づいて量子チャネル上で異なる波長の光を使用する。同様に、ＷＤＭ／ＤＷＤＭを双方向クラシックチャネルで使用することもできる。例えば、エンドポイントのＱＫＤリンクのための通信媒体は、ＷＤＭ／ＤＷＤＭを用いて量子チャネルと非量子チャネルまたはクラシックチャネルとを
分離する単一の光ファイバを使用してもよい。

【0096】

代替的にまたは追加的に、別のオプションとして、通信媒体は、２つ以上のＱＫＤリンクと、ＱＫＤリンクを分離するためのチャネル分離技術とを共有するように、すなわち、各ＱＫＤリンクのそれぞれの量子チャネルおよび非量子／クラシックチャネルの分離を確実にするように構成されてもよい。例えば、２つ以上のＱＫＤリンクは、同じ光通信媒体、例えば、同じ光ファイバまたは光学的フリースペースを共有することができる。この場合、同一の光ファイバを共有する場合、ＷＤＭ／ＤＷＤＭを用いて、２つ以上のＱＫＤリンクのそれぞれの量子チャネルを分離することができる。例えば、２つ以上のＱＫＤリンクの各々は、それぞれの量子チャネル上で量子情報を送信するために量子送信機を使用してもよい。これにより、ＷＤＭ／ＤＷＤＭを使用する場合には、各量子送信装置は異なる波長を使用するように構成され、同一の光ファイバ上または単一の光ファイバ上でＱＫＤリンクの各量子チャネルのチャネル分離が確保される。同様に、ＷＤＭ／ＤＷＤＭは、同じ光ファイバを共有する場合に、２つ以上のＱＫＤリンクのそれぞれの非量子チャネル／クラシックチャネルのそれぞれを分離するために使用されてもよい。

【0097】

代替的にまたは追加的に、別のオプションとして、ＱＫＤリンクのトポロジは、光ファイバがローカルループ内にどのように敷設され、各住宅／エンドユーザ等にどのように接続および／または敷設されるかに応じて共有または分離され得る任意の数の光ファイバ上の異なる量子チャネルおよびクラシックチャネルの任意の組み合わせを用いて形成され得、ここで、ＷＤＭ／ＤＷＤＭマルチプレクサは、量子／クラシック信号を受動的に分離または結合する。さらに、使用される共有技術および／またはＷＤＭ／ＤＷＤＭ技術のタイプは、使用されるＱＫＤプロトコルのタイプと、これらのプロトコルがタイムビンおよび／または位相を使用するかどうかに基づいて、より多くのオプションを追加することができる。

【0098】

代替的にまたは追加的に、オプションとして、ＱＫＤリンクは、ＱＫＤリンクの各チャネルに対して単一の光ファイバを使用することができ、第１光ファイバは量子チャネルのために使用され、第２光ファイバは双方向クラシックまたは非量子チャネルなどのために使用される。第２光ファイバは、ＷＤＭ／ＤＷＤＭを用いて、リンク装置と双方向クラシックまたは非量子チャネルのエンドポイントとの間の送信路を分離することができる。追加的にまたは代替的に、オプションとして、単一の光ファイバを双方向のクラシックまたは非量子チャネルの送信および受信経路上で使用することができ、従って、ＱＫＤリンクの第２光ファイバを一方向のクラシックまたは非量子チャネルとして使用することができ、第３光ファイバを別の一方向のクラシックまたは非量子チャネルとして使用して、ＱＫＤリンク装置とＱＫＤリンクに割り当て／割り当てられたエンドポイントデバイスとの間のクラシック非量子チャネル上での双方向通信を確保することができる。

【0099】

本明細書では、本発明による地上ベースのシステムのための光ファイバのような通信媒体について説明するが、これは例示にすぎず、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、本発明による航空機、衛星、衛星ベースのシステムにおいて、量子チャネルのためのフリースペース光チャネルの使用、および非量子通信チャネルのための航空機無線、衛星無線通信、または衛星マイクロ波通信チャネル（または任意の他の波長衛星通信チャネル）の使用などに基づいて、量子通信および／または非量子通信を実行するのに適した任意のタイプの通信媒体、その組み合わせ、その変更本明細書に記載されたもの、および／または、用途の要件に応じたものを使用してもよいが、これに限定されるものではないことを当業者は理解する。

【0100】

図１ａは、ＱＫＤプロトコル等を用いて２つ以上のエンドポイントデバイス（または方法）１０４ａ～１０４ｋ間でセキュアな通信を可能にするように構成されたＱＫＤリンク装置１０２を含む例示的なＱＫＤ交換システム１００を示す概略図である。ＱＫＤシステム１００は、ＱＫＤリンク装置１０２と、複数のＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋの割り当てまたは割り当てられたＱＫＤリンクを介してＱＫＤリンク装置１０２に接続された複数のエンドポイントデバイス（またはパーティ装置）１０４ａ～１０４ｋとを含む。すなわち、複数のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋの各々は、複数のＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋのうちの対応するＱＫＤリンク１０３ａを介してＱＫＤリンク装置１０２に接続されている。ＱＫＤリンク装置１０２は、複数のＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋのうちのどのＱＫＤリンクが複数のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋのそれぞれに割り当てられているかのマッピングを有することができる。ＱＫＤ交換システム１００は、それぞれの複数のＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋを介して、ＱＫＤリンク装置１０２（例えば、中央リンクパーティ）を、それぞれのエンドポイントパーティによって制御される複数のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋに接続するように構成された中央放射モデルに基づいてもよい。

【0101】

複数のＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋの各々は、同一の通信媒体上で従来またはクラシックの通信と量子通信とを行うように構成されている。ＱＫＤリンク１０３ａの通信媒体は、クラシック通信チャネルと量子通信チャネルとを含むように構成されている。したがって、各ＱＫＤリンク１０３ａは、従来またはクラシックの通信および量子通信（例えば、光通信、光学フリー空間および／または無線衛星通信、１つ以上の光ファイバ）と同じ通信媒体（例えば、光通信、光学フリー空間および／または無線衛星通信）を共有することができる。好ましい実施形態では、複数のＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋの各々は、従来のまたは従来の光通信と共用するように構成される。

【0102】

各ＱＫＤリンク１０３ａの量子チャネルは、非もつれＱＫＤを使用するように構成されてもよいＱＫＤ通信チャネルを含み、ＱＫＤ通信チャネルは、例えば、少なくとも双方向のクラシック通信チャネル（Ｃチャネル）と、少なくとも一方向の量子通信チャネル（Ｑチャネル）とを含むが、これらに限定されない。非もつれＱＫＤは、量子もつれ以外の技術、例えば、量子チャネル上で量子状態として量子情報を送信および／または受信する量子超局在化技術を使用するが、これらに限定されない。オプションとして、各ＱＫＤリンクの通信媒体は同一であり、ＱチャネルとＣチャネルによって共有される。例えば、各ＱＫＤリンクの通信媒体は、少なくとも１つの光ファイバを含むことができ、ＱＫＤリンクのＱチャネルおよびＣチャネルは、それぞれの量子およびクラシック光通信信号を少なくとも１つの光ファイバ上で搬送する。例えば、ＱＫＤリンクは単一の光ファイバであってもよく、ＱチャネルおよびＣチャネルは同じ光ファイバ上によって共有される。別の例では、利便性または信頼性を高めるために、ＱＫＤリンクは、ＱＫＤリンクの第１光ファイバがＱチャネルとして機能し、ＱＫＤリンクの第２光ファイバがＱＫＤリンクのＣチャネルとして機能する少なくとも２つの光ファイバとすることができる。別の例では、ＱＫＤリンクは少なくとも３本の光ファイバであってもよく、ＱＫＤリンクの第１光ファイバはＱチャネルとして機能し、双方向Ｃチャネルは第２および第３光ファイバによって形成され、第２および第３光ファイバの各々は、一方向Ｃチャネルを反対方向に提供するために使用される。

【0103】

航空機、衛星搭載、および／または衛星用途では、各ＱＫＤリンクの通信媒体は、対応する量子通信信号およびクラシック通信信号を搬送するために、Ｑチャネルのための光学的フリースペースおよびＱＫＤリンクのためのＣチャネルのための適切な無線通信および／または無線通信を含んでもよい。例えば、衛星用途の場合、ＱＫＤリンクは、Ｑチャネルのためのフリースペース光チャネルと、Ｃチャネルのための従来の衛星通信リンク（例えば、衛星無線／無線通信）とを含んでもよい。別の例では、車載／航空機用途の場合、ＱＫＤリンクは、Ｑチャネルのためのフリースペース光チャネルと、Ｃチャネルのための従来の無線通信リンクとを含んでもよい。別の例では、ＱＫＤリンクは、ＱＫＤリンクの第１光学的フリースペースチャネルがＱチャネルとして使用され、ＱＫＤリンクの第２光学的フリースペースチャネルがＱＫＤリンクのＣチャネルとして使用される、少なくとも２つの光学的フリースペースチャネルとすることができる。別の例では、ＱＫＤリンクは、少なくとも２つの光学的フリースペースチャネルであってもよく、ＱＫＤリンクの第１光学的フリースペースチャネルは、衛星／航空機および／または衛星搭載機器とＱＫＤリンクが割り当てられたエンドポイント機器とからの量子送信のための一方向Ｑチャネルとして使用され、ＱＫＤリンクの第２光学的フリースペースチャネルは、エンドポイント機器から衛星／航空機および／または衛星搭載機器への量子送信のための別の一方向Ｑチャネルとして使用され、エンドポイント機器から衛星／航空機および／または衛星搭載機器などとの間のクラシック通信のための、双方向または少なくとも２つのＣチャネルは、従来の無線／無線／衛星通信チャネルと形成される。

【0104】

非もつれＱＫＤについて説明したが、これは単純化のためであり、例としてのみであり、本発明は限定されなくてもよく、例えばもつれＱＫＤのような他のタイプのＱＫＤも適用することができ、これに限定されるものではなく、各Ｑ－ＴＸが２つの出力チャネルを必要とし、各エンドポイントが２つの量子受信機を必要とするようにさらに修正されてもよいことを当業者は理解すべきである。代替的に、ＱＫＤリンクの量子チャネルは、逆方向および／または双方向であってもよく、ここで説明されるように、および／または用途の要件に応じて、実装されるＱＫＤプロトコルに応じて、ＱＫＤリンク装置および／またはエンドポイントデバイスなどで使用される量子送信機またはＱ－ＴＸおよび／または量子受信機によって、非もつれＱＫＤおよびもつれＱＫＤが使用されてもよい。

【0105】

上記したように、ＱＫＤリンク装置１０２は、量子通信コンポーネント（ＱＣＣ）１０６と、クラシックトランシーバルータコンポーネント（ＣＴＲＣ）１０８と、ＱＫＤリンクコントローラ１１２とを含む。量子通信コンポーネント（ＱＣＣ）１０６は、ＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋの各々のＱチャネルに通信可能に結合される。クラシックトランシーバルータコンポーネント（ＣＴＲＣ）１０８は、各ＱＫＤリンクに対応する双方向クラシックチャネルまたは非量子チャネル（Ｃチャネル）の各々にも通信可能に結合される。ＱＣＣ １０６は、複数のエンドポイント１０４ａ～１０４ｋのうちのエンドポイント１０４ａに関連付けられた量子情報が、そのエンドポイント１０４ａのＱＫＤリンク１０３ａのＱ－チャネルを介して送信されることを確保するように構成される。ＱＣＣ １０６は、それぞれがＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋのうちの異なるものに割り当てられた複数の量子送信機を有してもよく、各量子送信機は、それぞれのＱＫＤリンク１０３ａのＱチャネルに結合されている。例えば、ＱＫＤリンク１０３ａのＱチャネルは、一端がＱＣＣ １０６内の量子送信機に結合され、他端がエンドポイントデバイス１０４ａ内の量子受信機に結合された光ファイバを用いて実装することができる。例えば、ＱＫＤリンク１０３ａのＱチャネルは、光学的フリースペースチャネル（例えば、光学的フリースペースチャネル）を使用してもよい。衛星ＱＫＤシステムまたは地上ベースＱＫＤシステムには、光学的フリースペースチャネル／リンクが必要である）が、一方の端でＱＣＣ １０６内の量子送信機に結合され、他方の端でエンドポイントデバイス１０４ａ内の量子受信機に結合される。ＱＣＣ １０６はまた、ＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋのうちの異なるものにそれぞれ割り当てられた複数の量子受信機を有してもよく、各量子受信機は、それぞれのＱＫＤリンク１０３ａのＱチャネルに結合されている。例えば、ＱＫＤリンク１０３ａのＱチャネルは、一端がＱＣＣ １０６内の量子受信機に結合され、他端がエンドポイントデバイス１０４ａ内の量子送信機に結合された光ファイバを用いて実装することができる。例えば、ＱＫＤリンク１０３ａのＱチャネルは、光学的フリースペースチャネル（例えば、）を用いて実装することができる。
衛星ＱＫＤシステムまたは光学的フリースペースチャネル／リンクを必要とする地上ベースＱＫＤシステム）は、一方の端でＱＣＣ １０６内の量子受信機に結合され、他方の端でエンドポイントデバイス１０４ａ内の量子送信機に結合される。

【0106】

クラシックトランシーバルータコンポーネント（ＣＴＲＣ）１０８も、各ＱＫＤリンクに対応する双方向クラシックチャネルまたは非量子チャネル（Ｃチャネル）の各々に通信可能に結合される。例えば、ＣＴＲＣ １０８は、ＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋのうちの異なるものにそれぞれ割り当てられた複数のクラシックトランシーバを有していてもよく、各クラシックトランシーバは、それぞれのＱＫＤリンク１０３ａの双方向Ｃチャネルに結合されている。例えば、ＱＫＤリンク１０３ａの各双方向Ｃチャネルは、例えば、一方の端でＣＴＲＣ １０８のクラシック光トランシーバに結合され、他方の端でエンドポイントデバイスのクラシック光トランシーバに結合された光ファイバを用いて実施することができるが、これらに限定されない。別の例では、ＱＫＤリンク１０３ａの各双方向Ｃチャネルは、例えば、ＣＴＲＣ １０８のクラシック無線通信トランシーバに一端で結合され、エンドポイントデバイスのクラシック無線通信トランシーバに他端で結合された無線通信チャネル（例えば、航空機ラジオおよび／または無線通信、宇宙搭載ラジオおよび／または無線通信、または衛星通信）を用いて実装することができるが、これらに限定されない。ＱＫＤリンク装置１０２のコントローラ１１０は、ＱＣＣ １０６およびＣＴＲＣ １０８に結合され、ＱＣＣ １０６および／またはＣＴＲＣ １０８のリソースを制御／指示および／または共有して、ＱＫＤリンク装置をそれぞれのエンドポイントデバイスにそれぞれ接続する各ＱＫＤリンク上の所望のＱチャネルおよびＣチャネル上の情報の安全なフロー、送信および／またはルーティングを確保する。

【0107】

さらに、各エンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋは、それぞれのＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋを介してＱＣＣ １０６およびＣＴＲＣ １０８に通信結合される。例えば、ＱＫＤリンクが光ファイバを使用する場合、これは、直接光ファイバを介して、および／または、ＱＣＣ １０６およびＣＴＲＣ １０８および／またはエンドポイント１０４ａ～１０４ｋにおける光マルチプレクサ／デマルチプレクサを使用してもよい。例えば、ＱＫＤリンクが光学フリー空間および／または無線通信リンクを使用する場合、これは、直接光学フリー空間送受信機および／または無線通信送受信機を介して、および／または、ＱＣＣ １０６およびＣＴＲＣ １０８および／またはエンドポイント１０４ａ～１０４ｋにおいて、様々な適切なマルチプレクサ／デマルチプレクサを使用してもよい。
コントローラ１１０は、ＱＣＣ １０６と通信して、エンドポイントデバイス１０４ａに関連付けられた量子情報を送信するために、対応するエンドポイントデバイス１０４ａのＱＫＤリンク１０３ａを接続する適切なＱチャネルを選択する。同様に、コントローラ１１０は、例えば、ａ）エンドポイントデバイス１０４ａに関連付けられたクラシック情報をｃチャネル上で送信するために、対応するエンドポイントデバイス１０４ａのＱＫＤリンク１０３ａを接続する適切なｃチャネルを選択すること、ｂ）ＱＫＤリンク装置から関連付けられたエンドポイントデバイス１０４ａにクラシック情報を送信するために、対応するエンドポイントデバイス１０４ａのＱＫＤリンク１０３ａを接続する適切なｃチャネルを選択すること、ｃ）エンドポイントデバイス１０４ａのＱＫＤリンク１０３ａに接続されるｃチャネル上でＱＫＤリンク装置１０２に宛てられたクラシックデータ送信を受信すること、ｄ）クラシックデータ送信を、エンドポイントデバイス１０４ａに接続されたＱＫＤリンク１０３ａを介してＣチャネル上で受信され、ここで、クラシックデータ送信は、１つ以上の他のエンドポイントデバイス１０４ｂ～１０４ｃにアドレスされているかまたは使用されることを意味し、受信されたクラシックデータ送信を、他のＱＫＤリンク１０３ｂ～１０３ｃの選択されたＣチャネル上で他のエンドポイントデバイス１０４ｂ～１０４ｃにルーティングするために、１つ以上の他のエンドポイントデバイス１０４ｂ～１０４ｃに関連付けられた１つ以上の他のＱＫＤリンク１０３ｂ～１０３ｃの適切なＣチャネルを選択し、その逆も同様である、等の様々な演算を実行するために、ＣＴＲＣ １０８と通信する。コントローラ１１２は、ＱＣＣ １０６およびＣＴＲＣ １０８を制御して、２つ以上のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋが、量子安全または量子安全な方式などで鍵を交換するためのＱＫＤプロトコルを実行することを可能にするように構成されてもよく、ＱＫＤリンク装置１０２は、ＱＫＤプロトコルにおける中間パーティであってもよい。さらに、２以上のエンドポイントデバイス間の鍵交換の後、コントローラ１１２は、ＱＣＣ １０６およびＣＴＲＣ １０８を制御して、それぞれのＱＫＤリンクのＣチャネル上で必要な経路を提供するようにさらに構成され、この経路は、２以上のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋがそれぞれのＣチャネル上で安全に通信することを可能にし、各Ｃチャネルは、交換された鍵によって暗号化または保護される。

【0108】

例えば、コントローラ１１０は、複数のエンドポイントデバイス間の鍵交換中に、ＱＫＤ鍵交換プロトコルを実行し、ＱＫＤ鍵交換プロトコル中の適切な時間に、複数のエンドポイントデバイスの各々に接続された各ＱＫＤリンクのＱチャネル上の量子情報および／またはＣチャネル上のクラシック情報を選択／ルーティングして、複数のエンドポイントデバイス間の鍵の安全な交換を確保するように構成される。具体的には、ＱＫＤリンク装置および／またはエンドポイントデバイスによって実装されるＱＫＤ鍵交換プロトコルに応じて、ＱＫＤリンク装置が２つ以上のエンドポイントデバイス間で合意された鍵を導き出すことができないことを確保するようにＱＫＤ鍵交換プロトコルを構成してもよい。これにより、エンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋは、ＱＫＤリンク装置を利用して、各エンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋに接続された各ＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋのＣチャネル上で暗号化されたクラシック情報をルーティングすることができ、これにより、互いの間でセキュアな通信のための量子安全ネットワークを形成することができる。

【0109】

別の例では、コントローラ１１０は、例えば、限定されるわけではないが、複数のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋのグループについて、ＱＫＤプロトコル中に鍵を交換するステップを実行するようにさらに構成されてもよい。これは、ＱＣＣ １０６によって実行することができ、ＱＣＣ １０６は、ＱＫＤ鍵を発生させることができ、および／または、そこに安全に格納されたＱＫＤ鍵のセットからＱＫＤ鍵を取り出すことができる１つ以上の乱数発生器を含んでもよい。各エンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋについて各ＱＫＤ鍵が生成されている間、または各エンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋについて各ＱＫＤ鍵が検索されている間、コントローラ１１０は、各エンドポイントデバイス１０４ａの所望のＱＫＤリンク１０３ａを選択し、選択されたＱＫＤリンク１０３ａの対応するＱチャネル上でＱＫＤ鍵を量子送信として所望のエンドポイントデバイス１０４ａに送信し、エンドポイントデバイス１０４ａが使用するようにするようにＱＣＣ １０６に指示するように構成されてもよい。したがって、ＱＫＤプロトコルの実行中のある時点で、コントローラ１１０は、ＱＫＤリンク１０３ａの適切なＱチャネルを選択して、それぞれ生成されたＱＫＤ鍵を所望のエンドポイントデバイス１０４ａに送信し、この鍵は、ＱＫＤプロトコルの実行中に所望のエンドポイントデバイス１０４ａによって受信される。従って、ＱＫＤリンク装置１０２（例えば、中央リンクパーティ）は、ＱＫＤプロトコルに従って、各Ｑチャネル上で、それぞれのエンドポイントデバイスに、それぞれのランダムに生成されたＱＫＤ鍵を送信することができる。

【0110】

演算時、ＱＫＤリンク装置１０２のＱＫＤコントローラ１１０は、ＱＫＤスイッチングプロセスを実行することができる。ＱＫＤ交換プロセスは以下のことを実行するように構成される。例えば、ａ）２つ以上のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋ間でＱＫＤプロトコルを実行する間に、生成されたランダム鍵またはＱＫＤ鍵メモリなどから検索されたＱＫＤ鍵を正しいエンドポイントデバイスにルーティングし、ＱＫＤプロトコルは、例えば、ＱＫＤ鍵および／またはＱＫＤ鍵のグループを交換するように構成される。ｂ）２つ以上のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋ間でＱＫＤプロトコルを実行する間に、それぞれのエンドポイントデバイスから送信された受信ＱＫＤ鍵であってもよく、これは、生成されたランダム鍵またはエンドポイントデバイスのＱＫＤ鍵メモリなどから検索されたＱＫＤ鍵であってもよく、ＱＫＤプロトコルは、エンドポイントデバイスのＱＫＤ鍵メモリなどは、例えば、２つ以上のエンドポイント１０４ａ～１０４ｋの間でＱＫＤ鍵および／またはＱＫＤ鍵のグループを交換する（ただし、これらに限定されるわけではない）。ｃ）各エンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋがＱＫＤプロトコルの実行中に必要な量子送信を受信することを確保するために、ＱＫＤプロトコルの実行中に、各エンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋに接続された１つ以上のＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋの適切なＱチャネルをスイッチング、選択、ルーティング、および／または接続する。ｄ）各エンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋの必要な１つ以上のＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋの適切なｃチャネルをスイッチング、選択、ルーティング、および／または接続し、各エンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋがそれぞれのｃチャネル上で必要なクラシック送信を受信することを確保し、および／またはｅ）ＱＫＤプロトコルの実行中に必要とされる場合、少なくとも２つのエンドポイント１０４ａ～１０４ｋが安全に（ただし、これらに限定されるわけではないが）互いに通信することを可能にするために、２つ以上のエンドポイント１０４ａ～１０４ｋのそれぞれのＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋのＣチャネル間で通信をルーティングし、および／またはその後、ＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋの対応するＣチャネルをルーティングする。
これらの間でＱＫＤプロトコルが実行された結果、対応する交換されたＱＫＤ鍵および／またはグループＱＫＤ鍵などが提供される。

【0111】

ＱＫＤリンク装置１０２を有するＱＫＤ交換システム１００は、複数のエンドポイント１０４ａ～１０４ｋ間にＱＫＤネットワークを作成する手段を提供し、任意のエンドポイントが他のエンドポイントと量子符号化信号を交換することを可能にする。数千のエンドポイントをサポートすることができ、接続コストは比較的低く、光ファイバ、光学的フリースペース、および／または無線通信技術などを使用することができ、および／または用途の要件に応じて使用されてもよい。使用され、実装されるＱＫＤプロトコルに従って、エンドポイントデバイス１０４～１０４ｋおよび／またはＱＫＤリンク装置１０２からの限定された信頼のみが必要であり、これにより、ＱＫＤリンク装置１０２および関連技術は、共通領域および／またはエンドポイントデバイス制御および／またはＱＫＤリンク装置のオペレータ制御以外の領域（例えば、航空機、衛星、電気通信キャビネットおよび／またはセルラー基地局、路側キャビネット（限定された物理的保護を有する）、および交換センターおよび／または交換機）に配備されることが可能となる。ＱＫＤリンクで光ファイバを使用する場合、エンドポイント１０４ａ～１０４ｋからスイッチなどの中央位置に直接個別の光ファイバを提供する必要もなく、むしろ、光ファイバが路側キャビネット、セル基地局、および／または小型スイッチから個別のエンドポイントに広がる「ラストワンマイル」ソリューションとなり、コストの削減および帯域幅の共有などを可能にする。路側キャビネットおよび／またはマイクロスイッチは、光ファイバを介して中央スイッチに接続され、ＷＤＭ／ＤＷＤＭを用いてエンドポイントデバイスなどとの間の通信を送信することができる。

【0112】

さらなる例示的な用途では、ＱＫＤリンク装置１０２（例えば、中央リンクパーティ）は、鍵対を一致させ、第２パーティの鍵を第１パーティの鍵で暗号化し、暗号化された鍵を第２パーティに送信するように構成されてもよく、第２パーティは鍵を解読して第１パーティの鍵のコピーを取得する。したがって、共有鍵が生成される。なお、鍵マッチングのための他のアルゴリズムは、例えば、鍵の一部をパーティに送信するように実装されてもよい。好ましい実施形態では、ＱＫＤプロトコル、例えばＢＢ８４プロトコルファミリーからのタイプＢＢ８４プロトコル、例えば、従来のＢＢ８４プロトコルおよび／またはその修正バージョン、例えば、２０１９年１１月８日に提出された「量子鍵配布プロトコル」というタイトルのＧＢ特許出願第１９１６３１１．２号に記載された修正ＢＢ８４プロトコル、および／または要求された任意の他のタイプのＱＫＤプロトコルなど（ただし、これらに限定されない）ＱＫＤプロトコルを用いて、量の部分符号化鍵を交換および／または送信し、それぞれのエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋに接続されたＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋのＱチャネルおよび／またはＣチャネルを用いて鍵対をリンクすることができる。例えば、ＢＢ８４プロトコルの修正バージョンは、中間デバイス／送信デバイス（ＱＫＤリンク装置１０２または量子送信能力を有する他の装置／エンドポイントデバイスなどとすることができる）が、受信デバイス／エンドポイントデバイス間の最終的な合意鍵を知らないように構成されてもよい。これは、ＱＫＤリンク装置１０２（ＢＢ８４を参照して説明された中間デバイスまたは送信デバイスとして使用されてもよい）および対応する中央リンクパーティが、最終的に合意された鍵を知らないことを意味し、それによって、ＱＫＤリンク装置１０２および中央パーティが要求し得る制御エンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋのパーティの信頼レベルが低下する。

【0113】

ＱＫＤリンク装置１０２／２０２および対応するＱＫＤリンクを利用するエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋ／２０４ａ～２０４ｋは、複数のＱＫＤプロトコルを使用することができ、ＱＫＤプロトコルは、ＢｅｎｎｅｔｔおよびＢｒａｓｓａｒｄ １９８４（ＢＢ８４）ＱＫＤプロトコルファミリーからのＱＫＤプロトコルと、ＢＢ８４ ＱＫＤプロトコルと、ここで記載のＢＢ８４修正バージョンと、前記ＱＫＤリンク装置が前記エンドポイントデバイス間で交換された結果ＱＫＤ鍵を導き出すことができないことを確保するように構成されたＢＢ８４プロトコルの修正バージョンと、Ｂｅｎｎｅｔ １９９２（Ｂ９２）ＱＫＤプロトコルと、６状態プロトコル（ＳＳＰ）ＱＫＤプロトコルと、Ｓｃａｒａｎｉ Ａｃｉｎ Ｒｉｂｏｒｄｙ Ｇｉｓｉｎ ２００４（ＳＡＲＧ０４）ＱＫＤプロトコルと、Ｄｏｈｅｒｔｙ Ｐａｒｒｉｌｏ Ｓｐｅｄａｌｉｅｒｉ ２００２（ＤＰＳ０２）ＱＫＤプロトコルと、差動位相シフト（ＤＰＳ）ＱＫＤプロトコルと、Ｅｃｋｅｒｔ １９９１（Ｅ９１）ＱＫＤプロトコルと、コヒーレント一方向（ＣＯＷ）ＱＫＤプロトコルと、Ｋｈａｎ Ｍｕｒｐｈｙ Ｂｅｉｇｅ ２００９（ＫＭＢ０９）ＱＫＤプロトコルと、Ｅｓｔｅｂａｎ Ｓｅｒｎａ ２００９（Ｓ０９）、ＱＫＤプロトコルと、Ｓｅｒｎａ ２０１３（Ｓ１３）ＱＫＤプロトコルと、Ａｂｕｓｈｇｒａ Ｋ Ｅｌｌｅｉｔｈｙ ２０１５（ＡＫ１５）ＱＫＤプロトコルと、任意の１つ以上の他のもつれベースＱＫＤプロトコルと、任意の１つ以上の将来のＱＫＤプロトコルと、ＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋ／２０３ａ～２０３ｋの各々の量子チャネルおよび非量子チャネルを利用することができる他の任意のＱＫＤプロトコルと、少なくとも２つ以上のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋ／２０４ａ～２０４ｋおよび／またはエンドポイントデバイスのうちの少なくとも１つ１０４ａ／２０４ａと第３者、中間パーティ、またはクラウドサービスなどとの間によって共有鍵を確立および／または交換するための任意の他の量子鍵交換プロトコルと、交換される鍵が量子鍵分散鍵に基づいて、および／またはＱＫＤプロトコルがＱＫＤ共有鍵がエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋ／２０４ａ－２０４ｋ等の間で確立される量子安全鍵確立プロトコルであるので量子的に安全またはセキュアな鍵であることができるＱＫＤプロトコルと、、これらの組合せ、それらの変更等、および／または、用途の要件に応じたものに基づく。

【0114】

従って、ＱＫＤ交換システム１００は、例えば、オフィスおよび家庭をＱＫＤネットワークに接続するための「ラストワンマイル」ソリューションとして、無制限に展開することができる。好ましい実施形態では、各ＱＫＤリンク１０３ａの通信媒体は同一であり、ＱＫＤリンクのＱチャネルおよびＣチャネルによって共有される。例えば、各ＱＫＤリンク１０３ａの通信媒体は、少なくとも１つの光ファイバを含むことができ、ＱＫＤリンクのＱチャネルおよびＣチャネルは、それぞれの量子およびクラシック光通信信号を少なくとも１つの光ファイバを介して搬送する。例えば、ＱＫＤリンク１０３ａは、ＱチャネルおよびＣチャネルが同じ光ファイバ上によって共有される単一の光ファイバとすることができる。別の例では、セキュリティを高めるために、ＱＫＤリンク１０３ａは、ＱＫＤリンクの第１光ファイバがＱチャネルとして機能し、ＱＫＤリンク１０３ａの第２光ファイバがＱＫＤリンク１０３ａのＣチャネルとして機能する少なくとも２つの光ファイバとすることができる。

【0115】

図１ａのＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋの各々は、光ファイバなどの光通信媒体に基づく通信媒体として説明されてきたが、これは単純化のためであり、一例としてのみであり、本発明は限定されていないが、例えば、可視および／または不可視の電磁波スペクトルに波長を有する電磁信号、例えば、可視光、近赤外線、赤外光、少なくとも量子通信および／または非量子通信のためのマイクロ波および／またはテラヘルツ波長および／または他の任意の適切な電磁波長を有する。代替的にまたは追加的に、各ＱＫＤリンク等の量子チャネルおよび／またはクラシックチャネルには、異なる通信媒体を使用してもよい。

【0116】

図１ａのＱＫＤリンク装置１０２のＱＣＣコンポーネント１０６は、エンドポイントデバイス１０４ａのＱＫＤリンク１０３ａの量子チャネル上で量子送信を実現するための複数の量子送信機を含むように記述されたが、ＱＣＣコンポーネント１０６は、さらに１つ以上の量子受信機を含むように修正されてもよく、ＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋのうちの１つ以上は、エンドポイントからＱＫＤリンク装置１０２への量子送信を受信するために１つ以上の量子受信機に結合された一方向または双方向の量子チャネルをそれぞれ含むように構成されてもよい。前述したように、これは、ＱＫＤリンク装置への量子情報の送信をエンドポイントが必要とする追加のＱＫＤプロトコルをＱＫＤリンク装置および対応するエンドポイントによって実現することを可能にし、各エンドポイント１０４ａは、追加のＱＫＤプロトコルなどの演算中に、および／または用途の要件に従って、ＱＫＤリンク１０３ａの量子チャネル上でＱＫＤリンク装置へ量子情報を送信する量子送信機を含んでもよい。

【0117】

図１ｂは、ＱＫＤリンク装置１０２および対応するエンドポイントデバイス１０４ｉ、１０４ｊ、および／または１０４ｋと共にそれぞれ使用するための異なるタイプのＱＫＤリンク１０３ｉ、１０３ｊ、および／または１０３ｋを有する例示的なＱＫＤシステム１２０、１３０、および１４０を示す概略図であり、本発明のいくつかの実施形態による図１ａを参照して説明することに限定されない。単純化のために、図１ａのＱＫＤリンクおよびＱＫＤリンク装置などのコンポーネント／特徴を示すために、図１ａの参照は、同様のまたは同じコンポーネント／特徴について再使用される。

【0118】

ＱＫＤリンクシステム１２０において、ＱＫＤリンク装置１０２は、図１ａを参照して説明したように、コントローラ１１０と、量子通信コンポーネント（ＱＣＣ）１０６と、クラシック送信路コンポーネント（ＣＴＲＣ）１０８とを含む。具体的には、この例では、ＱＣＣ １０６は、少なくとも複数の量子送信機（Ｑ－ＴＸ（ｓ））１０６ａ－１～１０６ｍ－１を含み、ＣＴＲＸは、少なくとも複数のクラシックトランシーバ（ＣＴＲＸ（ｓ））１０８ａ１０８ｍを含み、エンドポイントデバイス１０４ｉは、量子レシーバ（Ｑ－ＲＸ）１０５ｉ－１とクラシックトランシーバ（ＣＣ）１０５ｉ－２とを含む。ＱＫＤリンク１０３ｉは、ＱＣＣ １０６の複数のＱ－ＴＸ １０６ａ－１～１０６ｍ－１のうちの１つのＱ－ＴＸ １０６ａ－１をＱＫＤリンク１０３ｉの量子チャネル（Ｑチャネル）１０３ｉ－１上の量子送信用に割り当てまたは配分し、複数のＣＴＲＸ １０８ａ～１０８ｍのうちの１つのＣＴＲＸ １０８ａをＱＫＤリンク１０３ｉのクラシックチャネル（Ｃチャネル）１０３ｉ－２上のクラシック送信用に割り当てまたは配分されるコントローラ１１０によってエンドポイントデバイス１０４ａに割り当てられることができる。エンドポイントデバイス１０４ｉは、エンドポイントデバイス１０４ｉのＱＫＤリンク１０３ｉに割り当てられたＱチャネルおよびＣチャネルに結合するための量子受信機（Ｑ－ＲＸ）１０５ｉ－１およびクラシックトランシーバ（ＣＣ）１０５ｉ－２を含む。この例では、ＱＫＤリンク１０３ｉは、一方向量子チャネル１０３ｉ－１（Ｑチャネル）と双方向クラシックチャネル（Ｃチャネル）とを含むように示されており、ＱＫＤリンク１０３ｉは、コントローラ１１０によってエンドポイントデバイス１０４ｉに割り当てられる。コントローラ１１０によってエンドポイントデバイス１０４ｉに割り当てられたＱＫＤリンク１０３ｉは、一旦確立されると、ＱＣＣ １０６の量子送信機（Ｑ－ＴＸ）１０６ａ－１からの量子情報をＱ－チャネル １０３ｉ－１を介してエンドポイントデバイス１０４ｉに送信するための一方向量子チャネル１０３ｉ－１（Ｑ－チャネル）を含み、量子送信はエンドポイントデバイス１０４ｉのＱ－ＲＸ１０５ｉ－１によって受信される。ＱＫＤリンク１０３ｉはまた、エンドポイントデバイス１０４ｉに割り当てられたＣＴＲＣコンポーネント１０８のＣＴＲＸ １０８ａとエンドポイントデバイス１０４ｉのＣＣ１０５ｉ－２との間でクラシック情報を送信するための双方向クラシックチャネル１０３ａ－２を含む。したがって、ＱＫＤリンク１０３ｉは、ＱＫＤプロトコル等を実行するために、および／またはセキュアな通信等のために、ＱＫＤリンク装置１０２およびエンドポイントデバイス１０４ｉによって使用され得る。

【0119】

ＱＫＤリンクシステム１３０において、ＱＫＤリンク装置１０２は、図１ａを参照して説明したように、コントローラ１１０、ＱＣＣ １０６、およびＣＴＲＣ １０８を含む。具体的には、この例では、ＱＣＣ １０６は、少なくとも複数の量子受信機（Ｑ－ＲＸ（ｓ））１０６ａ－２～１０６ｍ－２を含み、ＣＴＲＣ １０８は、少なくとも複数のクラシックトランシーバ（ＣＴＲＸ（ｓ））１０８ａ～１０８ｍを含み、エンドポイントデバイス１０４ｉは、量子送信機（Ｑ－ＴＸ）１０５ｉ－３と、それに割り当てられたＱＫＤリンク１０３ｊに結合するためのクラシックトランシーバ（ＣＣ）１０５ｉ－２とを含む。ＱＫＤリンク１０３ｊは、コントローラ１１０によってエンドポイントデバイス１０４ａに割り当てられることができ、コントローラ１１０は、ＱＫＤリンク１０３ｊの量子チャネル（Ｑチャネル）１０３ｊ－１上のエンドポイントデバイス１０４ｊのＱ－ＴＸ １０５ｊ－３によって送信される量子送信を受信するために、ＱＣＣ １０６の複数のＱ－ＲＸ １０６ａ－２～１０６ｍ－２のうちの１つのＱ－ＲＸ １０６ａ－２を割り当てまたは配分し、コントローラ１１０は、ＱＫＤリンク１０３ｊのクラシックチャネル（Ｃ－チャネル）１０３ｊ－２上のクラシック送信のために、複数のＣＴＲＸ １０８ａ～１０８ｍのうちの１つのＣＴＲＸ １０８ａを割り当てまたは配分される。ＱＫＤリンク装置１０２とエンドポイントデバイス１０４ｊとの間にはＤリンク１０３ｉが設けられている。上記したように、エンドポイントデバイス１０４ｉは、エンドポイントデバイス１０４ｊのＱＫＤリンク１０３ｊに割り当てられたＱチャネル１０３ｊ－３およびＣチャネル１０３ｊ－２に結合するための量子送信機（Ｑ－ＴＸ）１０５ｊ－３およびクラシックトランシーバ（ＣＣ）１０５ｊ－２を含む。この例では、ＱＫＤリンク１０３ｊは、一方向量子チャネル１０３ｊ－３（Ｑチャネル）と双方向クラシックチャネル１０３ｊ－２（Ｃチャネル）とを含むように示されており、ＱＫＤリンク１０３ｊは、コントローラ１１０によってエンドポイントデバイス１０４ｊに割り当てられる。コントローラ１１０によってエンドポイントデバイス１０４ｊに割り当てられたＱＫＤリンク１０３ｊは、一旦確立されると、ＱＫＤプロトコルの実行中またはその他の理由により、ＱＫＤリンク１０３ｊおよびエンドポイントデバイス１０４ｊのＱＣＣ １０６に割り当てられたＱ－ＲＸ １０６ａ－２に、ＱＫＤ情報をＱＫＤリンク１０２のＱＣＣ １０６のＱ－ＲＸ １０６ａ－２を介して送信するための一方向量子チャネル１０３ｊ－３（Ｑチャネル）を含む。ＱＫＤリンク１０３ｊはまた、エンドポイントデバイス１０４ｊに割り当てられたＣＴＲＣコンポーネント１０８のＣＴＲＸ １０８ａとエンドポイントデバイス１０４ｊのＣＣ１０５ｊ－２との間でクラシック情報を送信するための双方向クラシックチャネル１０３ｊ－２を含む。したがって、ＱＫＤリンク１０３ｊは、ＱＫＤプロトコルなどを実行するために、および／またはセキュアな通信などのために、ＱＫＤリンク装置１０２およびエンドポイントデバイス１０４ｊによって使用され得る。

【0120】

ＱＫＤリンクシステム１４０において、ＱＫＤリンク装置１０２は、図１ａを参照して説明したように、コントローラ１１０と、ＱＣＣ １０６と、ＣＴＲＣ １０８とを含む。具体的には、この例では、ＱＣＣ １０６は、複数の量子送信機（Ｑ－ＴＸ（ｓ））１０６ａ－１～１０６ｍ－１および複数の量子受信機（Ｑ－ＲＸ（ｓ））１０６ａ－２～１０６ｍ－２を含み、ＣＴＲＣ １０８は、少なくとも複数のクラシックトランシーバ（ＣＴＲＸ（ｓ））１０８ａ～１０８ｍを含み、エンドポイントデバイス１０４ｋは、量子送信機（Ｑ－ＴＸ）１０５ｋ－３および量子受信機（Ｑ－ＲＸ）１０５ｋ－１と、それに割り当てられたＱＫＤリンク１０３ｋに結合するためのクラシックトランシーバ（ＣＣ）１０５ｋ－２とを含む。ＱＫＤリンク１０３ｋは、コントローラ１１０によってエンドポイントデバイス１０４ｋに割り当てられることができ、コントローラ１１０は、ＱＫＤリンク１０３ｋの量子チャネル（Ｑチャネル）１０３ｋ－１および１０３ｋ－３を介してエンドポイントデバイス１０４ｋとの間で量子送信を送信および／または受信するために、ＱＣＣ １０６の複数のＱ－ＴＸ １０６ａ－１～１０６ｍ－１のうちの１つのＱ－ＴＸ １０６ｋ－１および複数のＱ－ＲＸ １０６ａ２～１０６ｍ－２のうちの１つのＱ－ＲＸ １０６ｋ－２を割り当てるまたは配分する。また、コントローラ１１０は、ＱＫＤリンク装置１０２とエンドポイントデバイス１０４ｋとの間のＱＫＤリンク１０３ｋのクラシックチャネル（Ｃチャネル）１０３ｋ－２上で、複数のＣＴＲＸ １０８ａ～１０８Ｍのうちの１つのＣＴＲＸ １０８ｋをクラシック送信用に割り当てまたは配分する。上記したように、エンドポイントデバイス１０４ｋは、エンドポイントデバイス１０４ｋのＱＫＤリンク１０３ｋに割り当てられたＱチャネル１０３ｋ－３、１０３ｋ－１およびＣチャネル１０３ｊ－２にそれぞれ結合するための量子送信機（Ｑ－ＴＸ）１０５ｋ－３、量子受信機（Ｑ－ＲＸ）１０５ｋ－１およびクラシックトランシーバ（ＣＣ）１０５ｋ－２を含む。この例では、ＱＫＤリンク１０３ｋは、２つの一方向量子チャネル１０３ｋ－１および１０３ｋ－３（Ｑ－チャネル）と双方向クラシックチャネル１０３ｋ－２（Ｃチャネル）とから構成され得る双方向量子チャネルを含むように示されており、ＱＫＤリンク１０３ｋは、コントローラ１１０によってエンドポイントデバイス１０４ｋに割り当てられる。コントローラ１１０によってエンドポイントデバイス１０４ｋに割り当てられたＱＫＤリンク１０３ｋは、確立されると、ＱＫＤプロトコルの実行中またはその他の理由により、ＱＫＤリンク１０３ｊのＱチャネル１０３ｋ－１／１０３ｋ－３を介してエンドポイントデバイス１０４ｋからＱ－ＴＸ／Ｑ－ＲＸ １０６ｋ－１／１０６ｋ－２またはＱ－ＲＸ／Ｑ－ＴＸ １０５ｋ－１／１０５ｊ－３の量子情報を送信および／または受信するための双方向量子チャネル１０３ｊ－１および／または１０３ｊ－３（Ｑチャネル）を含む。ＱＫＤリンク１０３ｋはまた、エンドポイントデバイス１０４ｋのＣＴＲＣコンポーネント１０８に割り当てられたＣＴＲＸ １０８ｋとエンドポイントデバイス１０４ｋのＣＣ１０５ｋ－２との間でクラシック情報を送信するための双方向クラシックチャネル１０３ｋ－２を含む。したがって、ＱＫＤリンク１０３ｋは、ＱＫＤプロトコルなどを実行するため、および／またはセキュアな通信などのために、ＱＫＤリンク装置１０２およびエンドポイントデバイス１０４ｋによって使用され得る。

【0121】

図１ｃは、本発明によるＱＫＤリンク装置１０２を有するＱＫＤ交換システム１５０の別の例を示す概略図である。簡単のため、図１ｃを説明する際には、図１ａ～ｂで使用した符号は、同一または類似のコンポーネントについて繰り返し使用する。ＱＫＤ交換システム１５０は、図１ａを参照して説明したＱＫＤ交換システム１００に基づくが、ＱＫＤリンク装置１０２のＱＣＣ １０６およびＣＴＲＣ １０８からそれぞれの対応するエンドポイント１０４ａ～１０４ｋに異なるタイプのＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋを結合する例をさらに示すように修正されている。ＱＫＤリンク装置１０２は、ＱＣＣ １０６およびＣＴＲＣ １０８を各エンドポイント１０４ａ～１０４ｋの各ＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋの各Ｑチャネルおよび各Ｃチャネルにそれぞれ光結合する光マルチプレクサ／デマルチプレクサ１０９ａ～１０９ｋを含むことによってさらに変更されている。複数のＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋの各々は、コントローラ１１０によって、複数のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋのうちの１つであるが異なるエンドポイント１０４ａに割り当て／配分されてマッピングされる。すなわち、ＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋの各々は、複数のエンドポイント１０４ａ～１０４ｋのうちの異なるエンドポイントへの１対１のマッピングが存在する。

【0122】

ＱＣＣ １０６は、ＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋのタイプに依存して、複数の量子送信機（Ｑ－ＴＸ（ｓ））１０６ａ－１～１０６ｍ－１を含むように変更され、複数の量子送信機（Ｑ－ＴＸ（ｓ））１０６ａ－１～１０６ｍ－１の各々は、複数の光マルチプレクサ１０９ａ～１０９ｋのうちの選択された１つを介して、ＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋのうちの異なる対応する１つに割り当てられ、結合され得る。ＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋのタイプに応じて、ＱＣＣ １０６は、複数の量子受信機１０６ａ－２～１０６ｍ－２を含むようにさらに変更され、複数の量子受信機の各々
（Ｑ－ＲＸ（ｓ））１０６ａ－２～１０６ｍ－２は、複数の光マルチプレクサ１０９ａ１０９ｋのうちの選択された１つを介して、ＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋのうちの異なる対応するリンクに割り当てられ、結合され得る。ＣＴＲＣ １０８はまた、複数のクラシック通信トランシーバ（ＣＴＸＲ）１０８ａ～１０８ｋを含み、ＣＴＸＲ １０８ａ～１０８ｋの各々は、光マルチプレクサ１０９ａ～１０９ｋのそれぞれに通信結合される。この例では、各ＱＫＤリンク１０３ａの通信媒体は光ファイバ（または複数の光ファイバ）のような光通信媒体であり、各ＱＫＤリンク１０３ａの光ファイバとＱＫＤリンク装置１０２のＱＣＣ １０６およびＣＴＲＣ １０８との結合は、ＱＫＤリンク１０３ａのＣチャネルおよびＱチャネルのような複数の通信チャネルが同じ光ファイバを共有することを可能にする光マルチプレクサ／デマルチプレクサ１０９ａ～１０９ｋの対応する１つを用いて達成される。同様に、複数のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋの各々は、ａ）量子受信機（Ｑ－ＲＸ）１０５ａ－１、ｂ）量子送信機（Ｑ－ＴＸ）１０５ｉ－３、またはｃ）量子受信機（Ｑ－ＲＸ）１０５ｋ－１および量子送信機（Ｑ－ＴＸ）１０５ｋ－３の両方、および対応する光マルチプレクサ／デマルチプレクサ１１１ａ、１１１ｉまたは１１１ｋなどに結合されたクラシックトランシーバ（ＣＴＸＲ）１０５ａ－２を含む。

【0123】

したがって、この例では、エンドポイントデバイス１０４ａに関連付けられたＱＫＤリンク１０３ａの光ファイバは、一端でＱＫＤリンク装置１０２の光マルチプレクサ／デマルチプレクサ１０９ａに光結合され、他端でエンドポイントデバイス１０４ａの光マルチプレクサ／デマルチプレクサ１１１ａに光結合される。ＱＣＣ １０６のＱ－ＴＸ １０６ａは、コントローラ１１０によって選択され、ＱＫＤリンク１０３ａに割り当て／配分され、ＱＫＤリンク１０３ａはエンドポイントデバイス１０４ａに割り当てられる。これにより、ＱＣＣ １０６のＱ－ＴＸ １０６ａとエンドポイントデバイス１０４ａのＱ－ＲＸ１０５ａ－１は、ＱＫＤリンク装置１０２からエンドポイントデバイス１０４ａに量子情報を送信するために、ＱＫＤリンク１０３ａの光ファイバ上にＱチャネルを形成するために使用される。同様に、ＣＴＲＣ １０８のＣＴＸＲ １０８ａが選択され、ＱＫＤリンク１０３ａに割り当て／配分される。これにより、ＣＴＲＣ １０８のＣＴＸＲ １０８ａとエンドポイントデバイス１０４ａのＣＴＸＲ １０５ａ－２は、ＱＫＤリンク１０３ａの光ファイバ上に双方向Ｃチャネルを形成するために使用される。複数のＱＫＤリンク１０３ａ１０３ｋの各ＱＫＤリンク１０３ａについて、ＷＤＭ／ＤＷＤＭ技術および／またはハードウェアなどを用いて、Ｑチャネルと双方向Ｃチャネルとを分離することができる。

【0124】

この例では、いくつかの異なるタイプのＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋがあり、これらは図１のｂのＱＫＤリンクと同様である。ＱＫＤリンク１０３ａ，１０３ｂは、それぞれエンドポイントデバイス１０４ａ，１０４ｂに割り当てられる。したがって、各ＱＫＤリンク１０３ａおよび１０３ｂは、ＱＣＣ １０６からの複数のＱ－ＴＸ １０６ａ－１～１０６ｍ－１の対応するＱ－ＴＸ １０６ａ－１および１０６ｂ－１を割り当て／配分する。同様に、これらのＱＫＤリンク１０３ａおよび１０３ｂの各々にも、ＣＴＸＲ １０８ａおよび１０８ｂがそれぞれ割り当てられ／配分される。ＱＫＤリンク１０３ａおよび１０３ｂの各々は、別個の光ファイバを用いて実装されてもよい。この例では、エンドポイントデバイス１０４ａに関連付けられたＱＫＤリンク１０３ａの光ファイバは、エンドポイントデバイス１０４ａに割り当てられたＱ－ＴＸ １０６ａ－１およびＣＴＸＲ １０８ａにも接続された光マルチプレクサ／デマルチプレクサ１０９ａに一端で光結合される。ＱＫＤリンク１０３ａの光ファイバは、エンドポイントデバイス１０４ａのＱ－ＲＸ１０５ａ－１およびＣＴＸＲ １０５ａ－２に接続されたエンドポイントデバイスの光マルチプレクサ／デマルチプレクサ１１１ａにも他端で光結合されている。ＱＣＣ １０６のＱ－ＴＸ １０６ａ－１およびエンドポイントデバイス１０４ａのＱ－ＲＸ１０５ａ－１は、必要に応じてエンドポイントデバイス１０４ａに関連付けられた量子情報を送信するためのＱＫＤリンク１０３ａの光ファイバ上のＱチャネルを形成する。同様に、ＣＴＲＣ １０８のＣＴＸＲ １０８ａおよびエンドポイントデバイス１０４ａのＣＴＸＲ １０５ａ－２は、ＱＫＤリンク１０３ａの光ファイバ上に双方向Ｃチャネルを形成する。同様に、エンドポイントデバイス１０４ｂに関連付けられたＱＫＤリンク１０３ｂの光ファイバは、エンドポイントデバイス１０４ｂに割り当てられたＱ－ＴＸ １０６ｂ－１およびＣＴＸＲ １０８ｂに接続されたＱＫＤリンク装置１０２の光マルチプレクサ／デマルチプレクサ１０９ｂに一端で光結合される。ＱＫＤリンク１０３ｂの光ファイバは、エンドポイントデバイス１０４ｂのＱ－ＲＸ１０５ｂ－１およびＣＴＸＲ １０５ｂ－２に接続されたエンドポイントデバイス１０４ｂの光マルチプレクサ／デマルチプレクサ１１１ｂにも他端で光結合されている。ＱＣＣ １０６のＱ－ＴＸ １０６ｂおよびエンドポイントデバイス１０４ｂのＱ－ＲＸ１０５ｂ－１は、エンドポイントデバイス１０４ｂに関連付けられた量子情報を送信するためのＱＫＤリンク１０３ｂの光ファイバ上のＱチャネルを形成する。同様に、ＣＴＲＣ １０８のＣＴＸＲ １０８ｂおよびエンドポイントデバイス１０４ｂのＣＴＸＲ １０５ｂ－２は、ＱＫＤリンク１０３ｂの光ファイバ上に双方向Ｃチャネルを形成する。

【0125】

ＱＫＤリンク１０３ｃ，１０３ｄは、それぞれエンドポイントデバイス１０４ｃ、１０４ｄに割り当てられる。したがって、各ＱＫＤリンク１０３ｃおよび１０３ｄは、ＱＣＣ １０６の複数のＱ－ＲＸ １０６ａ－２～１０６ｎ－２からそれぞれのＱ－ＲＸ １０６ａ－２および１０６ｂ－２に割り当てられ、配分される。同様に、これらのＱＫＤリンク１０３ｃおよび１０３ｄの各々にも、ＣＴＸＲ １０８ｃおよび１０８ｄがそれぞれ割り当てられ／配分される。ＱＫＤリンク１０３ｃおよび１０３ｄの各々は、別個の光ファイバを用いて実装されてもよい。この例では、エンドポイントデバイス１０４ｃに関連付けられたＱＫＤリンク１０３ｃの光ファイバは、エンドポイントデバイス１０４ｃに割り当てられたＱ－ＲＸ １０６ａ－２およびＣＴＸＲ １０８ｃにも接続された光マルチプレクサ／デマルチプレクサ１０９ｃに一端で光結合される。ＱＫＤリンク１０３ｃの光ファイバは、エンドポイントデバイス１０４ｃのＱ－ＴＸ １０５ｃ－３およびＣＴＸＲ １０５ｃ－２に接続されたエンドポイントデバイスの光マルチプレクサ／デマルチプレクサ１１１ｃにも他端で光結合されている。ＱＣＣ １０６のＱ－ＲＸ １０６ａ－２とエンドポイントデバイス１０４ｃのＱ－ＴＸ １０５ｃ－３は、エンドポイントデバイス１０４ｃから送信された量子情報をＱＫＤリンク装置１０２のＱＣＣ １０６に送信するために、ＱＫＤリンク１０３ｃの光ファイバ上に必要に応じてＱ－ＴＸ １０５ｃ－３を用いてＱチャネルを形成する。同様に、ＣＴＲＣ １０８のＣＴＸＲ １０８Ｃおよびエンドポイント装置１０４ｃのＣＴＸＲ １０５Ｃ－２は、ＱＫＤリンク１０３ｃの光ファイバ上に双方向Ｃチャネルを形成する。同様に、エンドポイントデバイス１０４ｄに関連付けられたＱＫＤリンク１０３ｄの光ファイバは、エンドポイントデバイス１０４ｄに割り当て／配分されたＱ－ＲＸ １０６ｂ－２およびＣＴＸＲ １０８ｄに接続されたＱＫＤリンク装置１０２の光マルチプレクサ／デマルチプレクサ１０９ｄに一端で光結合される。ＱＫＤリンク１０３ｄの光ファイバは、エンドポイントデバイス１０４ｄのＱ－ＴＸ １０５ｄ－３およびＣＴＸＲ １０５ｄ－２に接続されたエンドポイントデバイス１０４ｄの光マルチプレクサ／デマルチプレクサ１１１ｄにも他端で光結合されている。ＱＣＣ １０６のＱ－ＲＸ １０６ｂ－２およびエンドポイントデバイス１０４ｄのＱ－ＴＸ １０５ｄ－３は、エンドポイントデバイス１０４ｄに関連付けられた量子情報をエンドポイントデバイス１０４ｄのＱ－ＴＸ １０５ｄ－３から送信するためのＱＫＤリンク１０３ｄの光ファイバ上にＱチャネルを形成する。同様に、ＣＴＲＣ １０８のＣＴＸＲ １０８ｄおよびエンドポイントデバイス１０４ｄのＣＴＸＲ １０５ｄ－２は、ＱＫＤリンク１０３ｄの光ファイバ上に双方向Ｃチャネルを形成する。

【0126】

ＱＫＤリンク１０３ｉ，１０３ｋは、エンドポイントデバイス１０４ｉ、１０４ｋにそれぞれ割り当てられる。したがって、各ＱＫＤリンク１０３ｉおよび１０３ｋは、ＱＣＣ １０６の複数のＱ－ＲＸ １０６ａ－２～１０６ｎ－２のそれぞれのＱ－ＲＸ １０６ｉ－２および１０６ｎ－２から割り当て／配分される。同様に、各ＱＫＤリンク１０３ｉおよび１０３ｋは、ＱＣＣ １０６の複数のＱ－ＴＸ １０６ａ－１～１０６ｍ－１からそれぞれのＱ－ＴＸ １０６１－１および１０６ｍ－１に割り当て／配分される。同様に、これらのＱＫＤリンク１０３ｉおよび１０３ｋの各々にも、ＣＴＸＲ １０８ｉおよび１０８ｋがそれぞれ割り当てられ／配分される。ＱＫＤリンク１０３ｉおよび１０３ｋの各々は、別個の光ファイバを用いて実装されてもよい。この例では、エンドポイントデバイス１０４ｉに関連付けられたＱＫＤリンク１０３ｉの光ファイバは、エンドポイントデバイス１０４ｉに割り当てられたＱ－ＲＸ １０６ｉ－２およびＣＴＸＲ １０８ｉにも接続された光マルチプレクサ／デマルチプレクサ１０９ｉに一端で光結合される。ＱＫＤリンク１０３ｉの光ファイバは、エンドポイントデバイス１０４ｉのＱ－ＴＸ １０５ｉ－３、Ｑ－ＲＸ１０５ｉ－１およびＣＴＸＲ １０５ｉ－２に接続されたエンドポイントデバイスの光マルチプレクサ／デマルチプレクサ１１１ｉにも他端で光結合されている。この例では、ＱＫＤリンク１０３ｉのＱチャネルは双方向Ｑチャネルであり、ＱＣＣ １０６のＱ－ＲＸ １０６ｉ－２およびエンドポイントデバイス１０４ｉのＱ－ＴＸ １０５ｉ－３は、エンドポイントデバイス１０４ｉから送信された量子情報をＱＫＤリンク装置１０２のＱＣＣ １０６に送信するためにＱＫＤリンク１０３ｉの光ファイバ上に第１一方向Ｑチャネルを形成し、エンドポイントデバイス１０４ｉのＱ－ＲＸ１０５ｉ－１およびＱＣＣ １０６のＱ－ＴＸ １０６１－１は、ＱＫＤリンク１０３ｉの光ファイバ上に送信された量子情報をＱＫＤリンク装置１０２のＱＣＣ １０６に送信するためにＱＫＤリンク１０３ｉの光ファイバ上に第２一方向Ｑチャネルを形成し、ＱＫＤリンク１０３ｉエンドポイントデバイス１０４ｉのＱ－ＴＸ １０６１－１～Ｑ－ＲＸ１０５ｉ－１を用いる。同様に、ＣＴＲＣ １０８のＣＴＸＲ １０８ｉおよびエンドポイントデバイス１０４ｉのＣＴＸＲ １０５ｉ－２は、ＱＫＤリンク１０３ｉの光ファイバ上に双方向Ｃチャネルを形成する。同様に、エンドポイントデバイス１０４ｋに関連付けられたＱＫＤリンク１０３ｋの光ファイバは、エンドポイントデバイス１０４ｋに割り当て／配分されたＱ－ＴＸ １０６ｍ－１、Ｑ－ＲＸ １０６ｎ－２およびＣＴＸＲ １０８ｋに接続されたＱＫＤリンク装置１０２の光マルチプレクサ／デマルチプレクサ１０９ｋに一端で光結合される。ＱＫＤリンク１０３ｋの光ファイバは、エンドポイントデバイス１０４ｋのＱ－ＴＸ １０５ｋ－３、Ｑ－ＲＸ１０５ｋ－１、ＣＴＸＲ １０５ｋ－２に接続されたエンドポイントデバイス１０４ｋの光マルチプレクサ／デマルチプレクサ１１１ｋにも他端で光結合されている。ＱＫＤリンク１０３ｋは、ＱＣＣ １０６のＱ－ＲＸ １０６ｎ－２およびエンドポイントデバイス１０４ｋのＱ－ＴＸ １０５ｋ－３が、エンドポイントデバイス１０４ｋのＱ－ＴＸ １０５ｋ－３からＱＫＤリンク１０２のＱＣＣ １０６のＱ－ＴＸ １０６ｍ－１およびエンドポイントデバイス１０４ｋのＱ－ＲＸ１０５ｋ－１にエンドポイントデバイス１０４ｋに関連付けられた量子情報を送信するためのＱＫＤリンク１０３ｋの光ファイバ上の第１一方向Ｑチャネルを形成し、ＱＣＣ １０６のＱ－ＴＸ １０６ｍ－１が、ＱＫＤリンク１０２のＱＣＣ １０６のＱ－ＲＸ１０５ｋ－１に関連付けられた量子情報を送信するためのＱＫＤリンク１０３ｋの光ファイバ上の第２一方向Ｑチャネルを形成し、ＱＣＣ １０６のＱ ｋ－１は、ＱＫＤリンク装置１０２のＱＣＣ １０６のＱ－ＴＸ １０６ｍ－１からエンドポイントデバイス１０４ｋのＱ－ＲＸ１０５ｋ－１のエンドポイントデバイス１０４ｋに至る。同様に、ＣＴＲＣ １０８のＣＴＸＲ １０８ｋおよびエンドポイントデバイス１０４ｋのＣＴＸＲ １０５ｋ－２は、ＱＫＤリンク１０３ｋの光ファイバ上に双方向Ｃチャネルを形成する。

【0127】

各エンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋには、複数のＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋのうち異なるＱＫＤリンクが割り当てられている。各エンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋがＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋを介してＱＫＤリンク装置１０２に接続されると、各エンドポイントデバイスは、量子ネットワークを形成するか、またはそれらに参加すること、および／またはそれらの間で１つ以上の他のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋなどと量子安全な通信を実行することを望むことができる。これを行うために、２つ以上のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｃのＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｃのＣチャネルは、ＱＫＤ鍵または量子的にセキュアな鍵で保護される必要がある。したがって、ＱＫＤリンク装置１０２のコントローラ１１０は、量子ネットワークに参加および／または形成し、および／または互いに安全に通信することなどを望む２つ以上のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｃを含むＱＫＤ鍵交換プロトコルを実行するように構成されてもよい。ＱＫＤプロトコルが実行されている場合、コントローラ１１０は、ＱＣＣ １０６に対して、各エンドポイントデバイス１０４ａに対して生成された量子ビットが量子情報として送信される必要がある２つ以上のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｃの各々について、量子発生器１５２ａ（または乱数発生器）から量子乱数またはビット（またはＱＫＤ鍵）を生成するように指示することができる。さらに、ＱＫＤプロトコルの実行中に、コントローラ１１０は、１つ以上の他のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｃのＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｃへのクラシック送信のためのクラシックデータまたはビットを生成し、および／または１つ以上の他のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｃから他のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｃへ受信したクラシック送信をルーティングする必要があり、生成されたクラシックデータまたはビットおよび／または受信したクラシック送信は、これらのクラシック送信を受信する必要があるエンドポイントデバイスのＱＫＤリンクに接続された正しいＣチャネル上で送信される必要がある。

【0128】

図１ｄは、本発明によるＱＫＤリンク装置１０２を有するＱＫＤ交換システム１６０の他の例を示す概略図である。簡単のため、図１ｄを説明する際には、図１ａまたは図１ｂで使用した符号を、同一または類似のコンポーネントに繰り返し使用する。ＱＫＤ交換システム１６０は、図１ａを参照して説明したＱＫＤ交換システム１００に基づくが、ＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋをＱＫＤリンク装置１０２のＱＣＣ １０６およびＣＴＲＣ １０８から各エンドポイント１０４ａ～１０４ｋに結合する例をさらに示すように修正されている。ＱＫＤリンク装置１０２は、対応するエンドポイント１０４ａ～１０４ｋの各ＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋの各ＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋの対応するＱチャネルおよびＣチャネルにそれぞれＱＣＣ １０６およびＣＴＲＣ １０８を光学的に結合する光マルチプレクサ／デマルチプレクサ１０９ａ１０９ｋを含むことによってさらに変更されている。複数のＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋの各々は、複数のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋのうちの１つであるが異なるエンドポイント１０４ａに割り当てられてマッピングされる。すなわち、ＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋの各々と、複数のエンドポイント１０４ａ～１０４ｋの異なるエンドポイントとの間には、１対１のマッピングが存在する。

【0129】

ＱＣＣ １０６は、複数の量子送信機（Ｑ－ＴＸ（ｓ））１０６ａ～１０６の各々が光マルチプレクサ１０９ａ～１０９ｋのそれぞれに結合された複数の量子送信機１０６ａ～１０６ｋを含むようにさらに変更される。ＣＴＲＣ １０８はまた、複数のクラシック通信トランシーバ（ＣＴＸＲ）１０８ａ～１０８ｋを含み、ＣＴＸＲ １０８ａ～１０８ｋの各々は、光マルチプレクサ１０９ａ～１０９ｋのそれぞれに通信結合される。この例では、各ＱＫＤリンク１０３ａの通信媒体は光ファイバ（または複数の光ファイバ）のような光通信媒体であり、各ＱＫＤリンク１０３ａの光ファイバとＱＫＤリンク装置１０２のＱＣＣ １０６およびＣＴＲＣ １０８との結合は、ＱＫＤリンク１０３ａのＣチャネルおよびＱチャネルのような複数の通信チャネルが同じ光ファイバを共有することを可能にする光マルチプレクサ／デマルチプレクサ１０９ａ～１０９ｋの対応する１つを用いて達成される。同様に、複数のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋの各々は、対応する光マルチプレクサ／デマルチプレクサ１１１ａに結合された量子受信機（Ｑ－ＲＸ）１０５ａ－１およびクラシックトランシーバ（ＣＴＸＲ）１０５ａ－２を含む。これにより、エンドポイントデバイス１０４ａに関連付けられたＱＫＤリンク１０３ａの光ファイバは、一端でＱＫＤリンク装置１０２の光マルチプレクサ／デマルチプレクサ１０９ａに光結合され、他端でエンドポイントデバイス１０４ａの光マルチプレクサ／デマルチプレクサ１１１ａに光結合される。ＱＣＣ １０６のＱ－ＴＸ １０６ａおよびエンドポイントデバイス１０４ａのＱ－ＲＸ１０５ａ－１は、量子情報を送信するためにＱＫＤリンク１０３ａの光ファイバ上にＱチャネルを形成するために使用される。同様に、ＣＴＲＣ １０８のＣＴＸＲ １０８ａおよびエンドポイントデバイス１０４ａのＣＴＸＲ １０５ａ－２は、ＱＫＤリンク１０３の光ファイバ上に双方向Ｃチャネルを形成するために使用される。複数のＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋの各々について、ＷＤＭ／ＤＷＤＭ技術および／またはハードウェアを用いて、Ｑチャネルと双方向Ｃチャネルとを分離することができる。

【0130】

この例では、いくつかのＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋが示されており、エンドポイントデバイス１０４ｋへの各エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ等は、ＱＣＣ １０６のＱ－ＴＸ １０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ等からＱ－ＴＸ １０６ｋへそれぞれ配分される。また、各エンドポイントデバイス
エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃなどは、ＣＴＸＲ １０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃ，…をＣＴＸＲ １０６ｋに配分する。ＱＫＤリンク１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、・・・、１０３ｋの各々は、別個の光ファイバを用いて実現される。この例では、エンドポイントデバイス１０４ａに関連付けられたＱＫＤリンク１０３ａの光ファイバは、エンドポイントデバイス１０４ａに配分されたＱ－ＴＸ １０６ａおよびＣＴＸＲ １０８ａにも接続された光マルチプレクサ／デマルチプレクサ１０９ａに一端で光結合される。ＱＫＤリンク１０３ａの光ファイバは、エンドポイントデバイス１０４ａのＱ－ＲＸ１０５ａ－１およびＣＴＸＲ １０５ａ－２に接続されたエンドポイントデバイスの光マルチプレクサ／デマルチプレクサ１１１ａにも他端で光結合されている。ＱＣＣ １０６のＱ－ＴＸ １０６ａおよびエンドポイントデバイス１０４ａのＱ－ＲＸ１０５ａ－１は、必要に応じてエンドポイントデバイス１０４ａに関連付けられた量子情報を送信するためのＱＫＤリンク１０３ａの光ファイバ上にＱ－チャネルを形成する。同様に、ＣＴＲＣ １０８のＣＴＸＲ １０８ａおよびエンドポイントデバイス１０４ａのＣＴＸＲ １０５ａ－２は、ＱＫＤリンク１０３ａの光ファイバ上に双方向Ｃチャネルを形成する。

【0131】

この例では、エンドポイントデバイス１０４ｂに関連付けられたＱＫＤリンク１０３ｂの光ファイバは、エンドポイントデバイス１０４ｂに配分されたＱ－ＴＸ １０６ｂおよびＣＴＸＲ １０８ｂに接続されたＱＫＤリンク装置１０２の光マルチプレクサ／デマルチプレクサ１０９ｂに一端で光結合されている。ＱＫＤリンク１０３ｂの光ファイバは、エンドポイントデバイス１０４ｂのＱ－ＲＸ１０５ｂ－１およびＣＴＸＲ １０５ｂ－２に接続されたエンドポイントデバイス１０４ｂの光マルチプレクサ／デマルチプレクサ１１１ｂにも他端で光結合されている。ＱＣＣ １０６のＱ－ＴＸ １０６ｂおよびエンドポイントデバイス１０４ｂのＱ－ＲＸ１０５ｂ－１は、エンドポイントデバイス１０４ｂに関連付けられた量子情報を送信するＱＫＤリンク１０３ｂの光ファイバ上にＱ－チャネルを形成する。同様に、ＣＴＲＣ １０８のＣＴＸＲ １０８ｂおよびエンドポイントデバイス１０４ｂのＣＴＸＲ １０５ｂ－２は、ＱＫＤリンク１０３ｂの光ファイバ上に双方向Ｃチャネルを形成する。

【0132】

この例では、エンドポイントデバイス１０４ｃに関連付けられたＱＫＤリンク１０３ｃの光ファイバは、エンドポイントデバイス１０４ｃに配分されたＱ－ＴＸ １０６ｃおよびＣＴＸＲ １０８ｃに接続されたＱＫＤリンク装置１０２の光マルチプレクサ／デマルチプレクサ１０９ｃに一端で光結合されている。ＱＫＤリンク１０３ｃの光ファイバは、エンドポイントデバイス１０４ｃのＱ－ＲＸ１０５ｃ－１およびＣＴＸＲ １０５ｃ－２に接続された他端の光マルチプレクサ／デマルチプレクサ１１１ｃにも光結合されている。ＱＣＣ １０６のＱ－ＴＸ １０６ｃおよびエンドポイントデバイス１０４ｃのＱ－ＲＸ１０５ｃ－１は、エンドポイントデバイス１０４ｃに関連付けられた量子情報を送信するためにＱＫＤリンク１０３ｃの光ファイバ上にＱチャネルを形成する。同様に、ＣＴＲＣ １０８のＣＴＸＲ １０８ｃおよびエンドポイントデバイス１０４ｃのＣＴＸＲ １０５ｃ－２は、ＱＫＤリンク１０３ｃの光ファイバ上に双方向Ｃチャネルを形成する。

【0133】

この例では、エンドポイントデバイス１０４ｋに関連付けられたＱＫＤリンク１０３ｋの光ファイバは、エンドポイントデバイス１０４ｋに配分されたＱ－ＴＸ １０６ｋおよびＣＴＸＲ １０８ｋに接続されたＱＫＤリンク装置１０２の光マルチプレクサ／デマルチプレクサ１０９ｋに一端で光結合されている。ＱＫＤリンク１０３ｋの光ファイバは、エンドポイントデバイス１０４ｋのＱ－ＲＸ１０５ｋ－１およびＣＴＸＲ １０５ｋ－２に接続されたエンドポイントデバイス１０４ｋの光マルチプレクサ／デマルチプレクサ１１１ｋにも他端で光結合されている。ＱＣＣ １０６のＱ－ＴＸ １０６ｋおよびエンドポイントデバイス１０４ｋのＱ－ＲＸ１０５ｋ－１は、エンドポイントデバイス１０４ｋに関連付けられた量子情報を送信するためのＱＫＤリンク１０３ｋの光ファイバ上のＱチャネルを形成する。同様に、ＣＴＲＣ １０８のＣＴＸＲ １０８ｋおよびエンドポイントデバイス１０４ｋのＣＴＸＲ １０５ｋ－２は、ＱＫＤリンク１０３ｋの光ファイバ上に双方向Ｃチャネルを形成する。

【0134】

各エンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋには、複数のＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋのうち異なるＱＫＤリンクが配分されている。各エンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋがＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋを介してＱＫＤリンク装置１０２に接続されると、各エンドポイントデバイスは、量子ネットワークを形成するか、またはそれらに参加すること、および／またはそれらの間で１つ以上の他のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋなどと量子安全な通信を実行することを望むことができる。これを行うために、２つ以上のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｃのＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｃのＣチャネルは、ＱＫＤ鍵または量子的にセキュアな鍵で保護される必要がある。したがって、ＱＫＤリンク装置１０２のコントローラ１１０は、量子ネットワークに参加および／または形成し、および／または互いに安全に通信することなどを望む２つ以上のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｃを含むＱＫＤ鍵交換プロトコルを実行するように構成されてもよい。ＱＫＤプロトコルが実行されている場合、コントローラ１１０は、ＱＣＣ １０６に対して、各エンドポイントデバイス１０４ａに対して生成された量子ビットが量子情報として送信される必要がある２つ以上のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｃのそれぞれについて、量子発生器１６２ａ（または乱数発生器）から量子乱数またはビット（またはＱＫＤ鍵）を生成するように指示することができる。さらに、ＱＫＤプロトコルの実行中に、コントローラ１１０は、１つ以上の他のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｃのＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｃへのクラシック送信のためのクラシックデータまたはビットを生成し、および／または１つ以上の他のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｃから他のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｃへ受信したクラシック送信をルーティングする必要があり、生成されたクラシックデータまたはビットおよび／または受信したクラシック送信は、これらのクラシック送信を受信する必要があるエンドポイントデバイスのＱＫＤリンクに接続された正しいＣチャネル上で送信される必要がある。

【0135】

これを行うために、コントローラ１１０は、２つ以上のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｃのそれぞれに割り当てられたＱＴＸｓ１０６ａ～１０６ｃの１対１マッピングを検索し、さらに、２つ以上のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｃのそれぞれに割り当てられたＣＴＲＸｓ１０８ａ～１０８ｃの１対１マッピングを検索することができる。したがって、ＱＫＤプロトコルの間、コントローラ１１０は、エンドポイントデバイス１０４ａのＱＫＤリンク１０３ａ上で使用されるＱ－ＴＸ １０６ａおよびＣＴＲＸ １０８ａをＱＣＣ １０６に通信するように構成され、ＱＣＣ １０６は、量子送信またはクラシック送信を受信することを必要とするエンドポイントデバイス１０３ａのＱＫＤリンク１０３ａのそれぞれのＱチャネルおよび／またはＣチャネルとともに使用するために、所望のＱ－ＴＸ １０６ａおよび／または所望のＣＴＸＲ １０８ａを選択することができる。例えば、ＱＫＤプロトコルを実行する場合、コントローラ１１０は、量子乱数またはビット（またはＱＫＤ鍵）を量子発生器１６２ａ（または乱数発生器）から複数のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｃの各々について生成するようにＱＣＣ １０６に指示することができ、したがって、コントローラ１１０は、複数のエンドポイントデバイス１０４ａの各々について、各エンドポイントデバイス１０３ａに結合されたＱＫＤリンク１０３ａのＱ－ＴＸ １０６ａおよびＣＴＸＲ １０８ａを選択し、スイッチング／ルーティングモジュール１６４ａを用いてエンドポイントデバイス１０４ａに結合されたＱＫＤリンク１０３ａの選択されたＱ－ＴＸ １０６ａに接続するように量子発生器１６２ａに指示することにより、量子送信をエンドポイントデバイス１０４ａのための量子発生器１６２ａによって生成されるＱＫＤプロトコルなどの一部とする。別の例では、ＱＫＤプロトコルが実行される場合、コントローラ１１０は、クラシック送信のためのクラシックデータを生成し、および／または、エンドポイントデバイス１０４ａへのクラシック送信のために意図された、他のエンドポイントデバイス１０４ｂおよび１０４ｃに割り当てられたＣＴＲＸｓ１０８ｂ～１０８ｃによって受信されたクラシックデータをルーティングする必要があるかもしれない。コントローラ１１０は、クラシック送信を必要とするエンドポイントデバイス１０４ａのＱＫＤリンク１０３ａに結合されたＣＴＸＲ １０８ａを選択することによって、所望のエンドポイントデバイス１０４にクラシックデータおよび／または受信したクラシック送信をルーティングするようにＣＴＲＣ １０８に指示することができ、スイッチング／ルーティングモジュール１６４ｂを用いて、エンドポイントデバイス１０４ａのＱＫＤリンク１０３ａに結合されたＣチャネルの選択されたＣＴＲＸ １０８ａにクラシック送信を方向付けることによって、ＱＫＤプロトコルなどの一部として、クラシックデータのクラシック送信および／または受信したクラシック送信をエンドポイントデバイス１０４ａにルーティングすることができる。コントローラ１１０は、ＱＫＤプロトコルに従ってＱＫＤ鍵および／またはＱＫＤ鍵のグループを交換するなどのＱＫＤプロトコルを一緒に実行する各エンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｃについて、Ｑ－ＴＸおよび／またはＣＴＸＲの選択を実行することができる。

【0136】

さらに、コントローラ１１０は、１つ以上の乱数発生器１６２ａを用いてＱＫＤ鍵を生成し、量子送信を用いて、ＱＫＤプロトコルの実行に関連付けられた各エンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｃに、それらの間のセキュアな通信のために、生成されたＱＫＤ鍵を送信する、対応するＱＫＤプロトコルステップを実行するように構成されてもよい。したがって、ＱＫＤプロトコルの実行中のいくつかの時点で、コントローラ１１０は、複数のエンドポイント１０４ａ～１０４ｋのうちの特定のエンドポイント１０４ａに割り当てられたＱＴＸ １０６ａ～１０６ＫのうちのＱ－ＴＸ １０６ａを選択し、ＱＫＤプロトコル中の対応するＱチャネルを介した量子送信（例えば、ＱＫＤ鍵の受信など）を必要とするエンドポイントデバイス１０４ａに関連付けられたＱＫＤリンク１０３ａの対応するＱチャネルに、選択されたＱ－ＴＸ １０６ａを用いて量子送信を指示するようにスイッチング／ルーティングモジュール１６４ａに指示する。これにより、ＱＫＤリンク装置１０２（例えば、中央リンクパーティ）は、ランダムに生成された各ＱＫＤ鍵を、ＱＫＤプロトコルに従ってエンドポイントデバイスに割り当て／配分されたＱ－ＴＸを用いて、各Ｑチャネル上で対応するエンドポイントデバイスに送信することができる。ＱＣＣ １０６が２つ以上の乱数発生器１６２ａを有する場合、またはＱＫＤプロトコルに基づくステップが複数のエンドポイント１０４ａ～１０４ｃに同一の量子ランダムビットを送信する必要がある場合、各エンドポイントデバイスに割り当てられたＱ－ＴＸを用いて、量子ランダムビットを必要とする各個別装置への量子送信を同時に実行することができる。追加的にまたは代替的に、ＱＫＤリンク装置１０２（例えば、中央リンクパーティ）は、各エンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｃに送信する必要がある複数のＱ－ＲＸ１０５ａ－１～１０５ｃ－１が、適切なタイミングでエンドポイントデバイス１０４ａの対応するＱチャネルに接続するためのスイッチング／ルーティングモジュール１６２ａを用いて、各エンドポイントデバイス１０４ａに割り当てられたＱ－ＴＸ １０６ａに量子送信のための量子データをスイッチングするＱＫＤプロトコルに従って、各Ｑチャネル上で、ランダムに生成された各ＱＫＤ鍵を対応するエンドポイントデバイスに順次送信することができる。ＱＫＤプロトコルが少なくとも２つのエンドポイントデバイスまたは１組のエンドポイントデバイスの間で実行されるとき、それらのためにその演算を順次実行するためのＱＫＤリンク装置１０２の１つの利点は、例えば量子発生器および高速処理システムのようなハードウェアコンポーネントを最小化することができることである。これらのハードウェアコンポーネントのすべてを複製または重複する必要はなく、コントローラ１１０は量子発生器および高速処理システムのような共通コンポーネントを少なくとも２つのエンドポイントデバイスおよび／またはデバイスグループのＱＫＤリンク上または間によって共有できるようにすることができるからである。これは、所望の時間にスイッチング／ルーティングモジュール１６４ａに指示することにより、コントローラ１１０によって、入力量子ビットストリーム（例えば、入力量子ビットストリームをスイッチング／ルーティングする。）をスイッチング／ルーティングすることができる。ＱＣＣ １０６のコンポーネント（例えば、共有量子発生器１６２ａや量子鍵メモリなど）から生成／検索される）は、入力量子ビットストリームを必要とするエンドポイントデバイス１０４ａに接続されたＱＫＤリンク１０３ａの正しいＱチャネル上に量子ビットストリームをサブ送信するために、以前のＱ－ＴＸ １０６ｋから所望のＱ－ＴＸ １０６ａへと、生成／検索される。他のエンドポイントデバイス１０４ｂ～１０４ｃに対する後続の入来量子ビットストリームは、コントローラ１１０がスイッチング／ルーティングモジュール１６４ａに後続の入来量子ビットストリームを、エンドポイントデバイス１０４ａとＱＫＤプロトコルを実行する、関連付けられた少なくとも２つのデバイスまたはデバイスグループの他のエンドポイントデバイス１０４ｂの別のＱＫＤリンク１０３ｂの別のＱチャネルにスイッチング／ルーティングするように指示することができる。従って、スイッチング／ルーティングモジュール１２２ａを賢明に制御して使用することにより、ＱＫＤリンク装置１０２の共通コンポーネントを異なるＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋ上によって共有することができる。鍵交換時のＱＫＤプロトコルの実行中に２つ以上のデバイス１０４ａ～１０４ｃの各々に接続された各ＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｃのＣチャネル上でのクラシック送信のため、および／またはその後の交換鍵を用いて保護された２つ以上のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｃ間での後続のセキュアな通信のために使用され
、コントローラ１１０は、ＣＴＲＣ １０８のスイッチング／ルーティングモジュール１６４ｂに対し、ＱＫＤプロトコルの間および／またはその後の通信で所望の時間にパケット交換を実行するように指示して、エンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｃの異なるクラシック送信／受信機１０５ａ－２～１０５ｃ－２間でクラシック送信メッセージを「スイッチング／ルーティング」するように構成されてもよい。ＱＫＤコントローラ１１０はまた、限定されるわけではないが、例えば、ＱＫＤプロトコルの実行中に必要とされる場合には、２つ以上のエンドポイント１０４ａ～１０４ｋのそれぞれのＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｃのＣチャネル間でクラシック通信をルーティングするためにクラシックトランシーバ（Ｃ－ＴＲＸ）１０８ａ～１０８ｋを、および／またはその後に、少なくとも２つのエンドポイント１０４ａ～１０４ｃのそれぞれのＣチャネルに基づいてＱＫＤプロトコルの実行中に必要とされる場合には、ＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｃのそれぞれのＣチャネルをスイッチング／ルーティングするために、２つ以上のエンドポイント１０４ａ～１０４ｋの適切なクラシック通信チャネル（Ｃチャネル）に、スイッチング／ルーティングおよび／または接続するように構成されてもよい。ＱＫＤプロトコルは、例えば、それぞれの交換鍵、グループ鍵、ＱＫＤ鍵、および／またはグループＱＫＤ鍵などを用いて互いに安全に通信するが、これらに限定されない。

【0137】

ＱＫＤ交換システム１６０は、任意のエンドポイントが他のエンドポイントと量子符号化信号を交換することを可能にする複数のエンドポイント１０４ａ～１０４ｋの間にＱＫＤネットワークを作成する手段を提供する。数千のエンドポイントをサポートでき、比較的低コストで接続できる。使用され、実装されるＱＫＤプロトコルに従って、ＱＫＤデバイス１０４～１０４ｋおよび／またはＱＫＤリンク装置１０２からの限定された信頼しか必要とされないため、ＱＫＤリンク装置および関連技術を路側キャビネット（限定された物理的保護を有する）および交換センターおよび／または交換機に導入することが可能となる。また、エンドポイント１０４ａ～１０４ｋからスイッチなどの中央サイトに個別の光ファイバを提供する必要はなく、むしろ、路側キャビネットや小規模な交換機から個別のエンドポイントに光ファイバを広げる「ラストワンマイル」ソリューションとすることができ、コストの削減や帯域幅の共有などが可能になる。

【0138】

したがって、ＱＫＤ交換システム１６０は、例えば、オフィスおよび家庭をＱＫＤネットワークに接続する「ラストワンマイル」ソリューションとして、無制限に展開することができる。好ましい実施形態では、各ＱＫＤリンク１０３ａの通信媒体は同一であり、ＱチャネルおよびＣチャネルによって共有される。例えば、各ＱＫＤリンク１０３ａの通信媒体は、少なくとも１つの光ファイバを含むことができ、ＱＫＤリンクのＱチャネルおよびＣチャネルは、それぞれの量子およびクラシック光通信信号を少なくとも１つの光ファイバを介して搬送する。例えば、ＱＫＤリンク１０３ａは、ＱチャネルおよびＣチャネルが同じ光ファイバ上によって共有される単一の光ファイバとすることができる。別の例では、セキュリティを高めるために、ＱＫＤリンク１０３ａは、ＱＫＤリンクの第１光ファイバがＱチャネルとして機能し、ＱＫＤリンク１０３ａの第２光ファイバがＱＫＤリンク１０３ａのＣチャネルとして機能する少なくとも２つの光ファイバとすることができる。

【0139】

図１ｄのＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋの各々は、光ファイバなどの光通信媒体に基づく通信媒体として説明されてきたが、これは単純化のためであり、例示にすぎず、本発明はこれに限定されないが、ＱＫＤリンク１０３ａ１０３ｋの１つ以上は、例えば可視光、－赤外線、赤外光などの可視および／または不可視の電磁波スペクトルに波長を有する電磁信号、少なくとも量子通信および／または非量子通信のためのマイクロ波および／またはテラヘルツ波長および／または他の任意の適切な電磁波長を、対応するＱＫＤリンクの量子チャネル上で送信および／または送信することができる任意の他の適切な通信媒体を用いて、さらに修正および／または実装され得ることを当業者は理解すべきである。代替的にまたは追加的に、各ＱＫＤリンク等の量子チャネルおよび／またはクラシックチャネルには、異なる通信媒体を使用してもよい。

【0140】

図１ｄのＱＫＤリンク装置１０２のＱＣＣコンポーネント１０６は、エンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋの１つ以上のＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋの量子チャネル上で量子送信を可能にするための複数の量子送信機またはＱ－ＴＸ １０６ａ～１０６ｋを含むようにさらに修正されてもよく、ＱＣＣコンポーネント１０６は、１つ以上の量子受信機（Ｑ－ＲＸ）を含むようにそれぞれ構成されてもよく、ＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋの１つ以上のＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋは、１つ以上のＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋとの量子チャネル上での量子送信をＱ－ＲＸ結合された一方向ＱＫＤリンク装置１０２である。前述したように、これは、ＱＫＤリンク装置１０２への量子情報の送信をエンドポイントが必要とする追加のＱＫＤプロトコルをＱＫＤリンク装置１０２および対応するエンドポイントによって実現することを可能にし、各エンドポイント１０４ａは、ＱＫＤリンク１０３ａの量子チャネル上でＱＫＤリンク装置１０２へ量子情報を送信するためのＱ－ＴＸを、追加のＱＫＤプロトコルなどの演算中および／または用途の要件に応じて含んでもよい。

【0141】

図１ｅは、本発明によるＱＫＤリンク装置１０２を有するＱＫＤ交換システム１６５の別の例を示す概略図である。簡単のために、図１ｅを説明する際には、図１ａまたは１ｄで使用されている符号を、同一または類似のコンポーネントに再利用する。ＱＫＤ交換システム１６５は、図１ａ～１ｄを参照して説明したＱＫＤ交換システム１００、１２０、１３０、１４０、１５０、または１６０に基づくが、ＱＫＤリンク装置１０２のＱＣＣ １０６およびＣＴＲＣ １０８から各対応するエンドポイント１０４ａ～１０４ｋへのＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋの結合をさらに修正する。図１ｃまたは１ｄを参照して説明した光マルチプレクサ／デマルチプレクサ１０９ａ～１０９ｋおよび／または１１１～１１１ｋを含むＱＫＤリンク装置１０２とは異なり、各ＱＫＤリンクのＱチャネルおよびＣチャネルを共有するために光ファイバが使用されるのに対し、各ＱＫＤリンク１０３ａは、ＱＫＤリンク１０３ａのＱチャネルおよび１つ以上のＣチャネルのうちの１つに配分された２つ以上の光ファイバを使用する。ＱＣＣ １０６は、複数のＱ－ＴＸ １０６ａ－１～１０６ｋ－１を含み、各Ｑ－ＴＸ １０６ａ１～１０６ｋ－１は、複数のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋのそれぞれに割り当てられる。ＣＴＲＣ １０８は、複数のＣＴＸＲ １０８～１０８ｋを含み、各ＣＴＸＲ １０８ａ～１０８ｋは、複数のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋの対応するＣＴＸＲに割り当てられる。この例では、エンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋの各エンドポイントデバイス１０４ａに割り当てられた各ＱＫＤリンク１０３ａは、Ｑチャネル上の量子送信および双方向Ｃチャネル（または２つの単方向Ｃチャネル）上のクラシック送信をそれぞれ搬送するために、第１、第２および第３シングル光ファイバ１０３ａ－１、１０３ａ－２および１０３ａ－３を使用する。また、コントローラ１１０は、複数のエンドポイントデバイス１０３ａ～１０３ｋの各々に割り当てられた複数のＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋ毎に、ＱＫＤリンク１０３ａに接続されたＱチャネルおよびＣチャネル用に、各エンドポイントデバイス１０４ａにＱ－ＴＸ １０６ａ－１およびＣＴＸＲ １０８ａが割り当てられたマッピングを、各エンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋ毎に記憶する。この例では、ＱＫＤリンク１０３ａがエンドポイントデバイス１０３ａに割り当てられている場合、コントローラ１１０は、Ｑ－ＴＸ １０６ａ－１およびＣＴＲＸ １０８ａをエンドポイントデバイス１０３ａに割り当て、コントローラ１１０がスイッチング／ルーティングモジュール１１４ａおよび１１４ｂを制御して、エンドポイントデバイス１０４ａに割り当てられたＱＫＤリンク１０３ａのＱチャネルおよび／またはＣチャネル上でエンドポイントデバイス１０３ａに宛てられた量子送信および／またはクラシック送信がエンドポイントデバイス１０３ａに送信されることを確保するマッピングを記憶する。

【0142】

この例では、複数のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋのそれぞれに割り当てられた異なる対応エンドポイントデバイスとして、いくつかのＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋが示されている。各エンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋは、ＱＣＣ １０６の複数のＱ－ＴＸ １０６ａ－１～１０６ｋ－１の中から１つの異なるＱＴＸ １０６ａ－１を割り当てまたは配分し、各エンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋは、複数のＣＴＲＸ １０８ａ～１０８Ｋの中から１つの異なるＣＴＲＸ １０８ａを割り当てまたは配分する。
各ＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋは、数本の光ファイバを用いて実現される。この例では、ＱＫＤリンク１０３ａは、ＱＫＤリンク１０３ａのＱチャネルを形成するために、第１端部でエンドポイントデバイス１０４ａに割り当てられたＱＴＸ １０６ａ－１に結合され、第２端部でエンドポイントデバイス１０４ａのＱ－ＲＸ１０５ａ－１に結合された第１光ファイバ１０３ａ－１を使用する。ＱＫＤリンク１０３ａはまた、第１端部でエンドポイントデバイス１０４ａに割り当てられたＣＴＲＸ １０８ａの送信機に結合され、第２端部でエンドポイントデバイス１０４ａのクラシック受信機１０５ａ－２に結合された第２光ファイバ１０３ａ－２を用いて、クラシックデータまたはデータパケット／メッセージをＣＴＲＣ １０８からエンドポイントデバイス１０４ａに送信するためのＱＫＤリンク１０３ａの一方向Ｃチャネルを形成する。双方向Ｃチャネルは、
エンドポイントデバイス１０４ａからＱＫＤリンク装置１０２のＣＴＲＣ１０８にクラシックデータまたはデータパケット／メッセージを送信するためのＱＫＤリンク１０３ａの一方向Ｃチャネルを形成するために、エンドポイントデバイス１０４ａのクラシック送信機１０５ａ－３に第１端部で結合され、エンドポイントデバイス１０４ａに割り当てられたＣＴＲＸ １０８ａのクラシック受信機に第２の端部で結合された第３の光ファイバ１０３ａ－３を使用してＱＫＤリンク１０３ａによって形成されるエンドポイントデバイス１０４ｋに割り当てられたＱＫＤリンク１０３ｋは、第１端部でエンドポイントデバイス１０４ｋに割り当てられたＱ－ＴＸ １０６ｋ－１に結合され、第２端部でエンドポイントデバイス１０４ｋのＱ－ＲＸ１０５ｋ－１に結合された第１光ファイバ１０３ｋ－１を用いて、ＱＫＤリンク１０３ｋのＱチャネルを形成する。ＱＫＤリンク１０３ｋはまた、第１端部でエンドポイントデバイス１０４ｋに割り当てられたＣＴＲＸ １０８ｋの送信機に結合され、第２端部でエンドポイントデバイス１０４ｋのクラシック受信機１０５ｋ－２に結合された第２光ファイバ１０３ｋ－２を用いて、クラシックデータまたはデータパケット／メッセージをＣＴＲＣ １０８からエンドポイントデバイス１０４ｋに送信するためのＱＫＤリンク１０３ｋの一方向Ｃチャネルを形成する。双方向Ｃチャネルは、エンドポイントデバイス１０４ｋからＱＫＤリンク装置１０２のＣＴＲＣ １０８にクラシックデータまたはデータパケット／メッセージを送信するためのＱＫＤリンク１０３ｋの一方向Ｃチャネルを形成するために、エンドポイントデバイス１０４ｋのクラシック送信機１０５ｋ－３に第１端部で結合され、エンドポイントデバイス１０４ｋに割り当てられたＣＴＲＸ １０８Ｋのクラシック受信機に第２端部で結合された第３光ファイバ１０３ｋ－３を用いて、ＱＫＤリンク１０３ｋによって形成される。

【0143】

各エンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋには、複数のＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋから異なるＱＫＤリンクが配分される。各エンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋがそれぞれのＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋを介してＱＫＤリンク装置１０２に接続されると、各エンドポイントデバイスは、図１ａ～１ｄを参照して説明したように、および／または本明細書で説明したように、その修正、その組み合わせ、および／または用途の要件に応じて、量子ネットワークを形成するか、またはそれらに参加し、および／またはそれらの間で１つ以上の他のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋなどと量子安全な通信を実行することを望むことができる。

【0144】

ＱＫＤ交換システム１６５は、任意のエンドポイントが他のエンドポイントと量子符号化信号を交換することを可能にする複数のエンドポイント１０４ａ～１０４ｋの間にＱＫＤネットワークを作成する手段も提供する。数千のエンドポイントをサポートでき、比較的低コストで接続できる。使用され、実装されるＱＫＤプロトコルに従って、ＱＫＤデバイス１０４～１０４ｋおよび／またはＱＫＤリンク装置１０２からの限定された信頼しか必要とされないため、ＱＫＤリンク装置および関連技術を路側キャビネット（限定された物理的保護を有する）および交換センターおよび／または交換機に導入することが可能となる。また、エンドポイント１０４ａ～１０４ｋから交換機などの中央サイトまで個別の光ファイバを提供する必要もなく、エンドポイント用の各光ファイバを路側キャビネットや小規模な交換機から個別のエンドポイントに広げる「ラストワンマイル」ソリューションとすることができ、コストの削減や帯域幅の共有などを可能にする。したがって、ＱＫＤ交換システム１６５は、限定されるものではないが、例えば、オフィスおよび家庭をＱＫＤネットワークに接続するための「ラストワンマイル」ソリューションとして展開することができる。

【0145】

図１ｅの各ＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋは、単純化のために１本または複数の光ファイバなどの光通信媒体に基づく通信媒体を有するものとして説明されてきたが、本発明は限定されないが、ＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋのうちの１つ以上は、可視光、近赤外光、赤外光などの可視および／または不可視の電磁波スペクトルに波長を有する電磁信号などの量子情報、少なくとも量子通信および／または非量子通信のためのマイクロ波および／またはテラヘルツ波長および／または他の任意の適切な電磁波長を、対応するＱＫＤリンクの量子チャネル上で伝播および／または送信することができる他の任意の適切な通信媒体を用いて、さらに修正および／または実装することができることを当業者は理解すべきである。代替的にまたは追加的に、各ＱＫＤリンク等の量子チャネルおよび／またはクラシックチャネルには、異なる通信媒体を使用してもよい。

【0146】

図１ｅのＱＫＤリンク装置１０２のＱＣＣコンポーネント１０６は、エンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋの１つ以上のＱＫＤリンク１０３ａ１０３ｋの量子チャネル上で量子送信を可能にするための複数の量子送信機またはＱ－ＴＸ １０６ａ－１～１０６ｋ－１を含むように記述されているが、ＱＣＣコンポーネント１０６は、さらに１つ以上の量子受信機（Ｑ－ＲＸ）を含むように修正されてもよく、１つ以上のＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋは、エンドポイントにおいてＱ－ＴＸに光学的に接続された第４の光ファイバ上の一方向または双方向量子チャネルと、１つのＱＫＤリンク装置１０２におけるは、第４の光ファイバを介して対応するエンドポイントから量子送信を受信するために使用される。前述したように、これは、エンドポイントが第４の光ファイバを介してＱＫＤリンク装置１０２に量子情報を送信することを必要とする追加のＱＫＤプロトコルをＱＫＤリンク装置１０２および対応するエンドポイントによって実現することを可能にし、各エンドポイント１０４ａは、追加のＱＫＤプロトコルなどの演算中および／または用途の要件に従って、ＱＫＤリンク１０３ａの量子チャネル上で量子情報をＱＫＤリンク装置１０２に送信するためのＱ－ＴＸを含む。

【0147】

図１ｆは、図１ａ～１ｅを参照して説明したように、ＱＫＤ交換システム１００、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、および／または１６５のための量子通信コンポーネント（ＱＣＣ）１７０の例を示す概略図であり、および／または、本明細書で説明したように、その変形および／または用途要件に応じて示している。ＱＣＣ１７０は、ランダムビット発生器１７２（例えば、ＱＣＣ１７０は、ランダムビット量子発生器、量子またはカオスランダムビット発生器）と、メモリユニット１７４と、タイミングおよびコントローラ１７６と、電子スイッチ／ルータ１７７と、複数の量子送信機（Ｑ－ＴＸｓ）１０６ａ－１～１０６ｋ－１とを含む。ＱＣＣ１７０は、２つ以上のエンドポイントデバイス間で鍵を交換するための１つ以上のＱＫＤプロトコルに基づいて、ランダムビット発生器１７２、メモリユニット１７４、タイミングユニット１７６、および電子スイッチ／ルータ１７７の演算を制御するためのコントローラ１１０および／またはコントローラ１１０に接続されていてもよい。各Ｑ－ＴＸ １０６ａ－１は、エンドポイントデバイスに割り当てられたＱＫＤリンクの量子チャネル（Ｑチャネル）を形成する光ファイバを介してエンドポイントデバイスに接続可能である。Ｑ－ＴＸ １０６ａ－１～１０６ｋ－１は、それぞれ、複数のＱＫＤリンクのうちのＱＫＤリンクのそれぞれのＱチャネルを形成するための光ファイバに結合することができる。図１ｆに示すように、ランダムビット発生器１７２はメモリユニット１７４に接続され、メモリユニットはタイミングおよび制御ユニット１７６に接続され、タイミングおよび制御ユニットは電子スイッチ／ルータ１７７に接続されている。電子スイッチ／ルータ１７７は、複数のＱ－ＴＸ（ｘ）１０６ａ－１～１０６ｋ－１の各々に接続され、ランダムビット発生器１７２によって生成された１つ以上のエンドポイントデバイス用の１つ以上の量子ランダムビットストリームを、対応する１つ以上のエンドポイントデバイスに割り当てられたＱ－ＴＸ １０６ａ－１～１０６ｋ－１に方向付けまたはスイッチング／ルーティングするように構成される。実質的には、ランダムビットは、ランダムビット発生器１７２（例えば、量子またはカオスランダムビット発生器）によって生成され、メモリユニット１７４に一時的に記憶される。コントローラ１１０の命令により、ビットまたはランダムビットストリームがメモリ１７４から読み出され、電子スイッチ／ルータ１７７を介してエンドポイントデバイスに配分されたＱ－ＴＸに送信される。

【0148】

Ｑ－ＴＸ １０６ａ－１～１０６ｋ－１の各々は、対応するＱチャネルの光ファイバ上で量子情報を送信するための複数の異なる偏光のレーザーまたは光レーザーを含む。各Ｑ－ＴＸは、量子情報を送信するために、Ｎ＝２^M異なる偏光の複数のレーザー（例えば、いくつかのＱＫＤプロトコルではＭ＞１、Ｎ＝４）を含むことができ、各レーザーは光ファイバに結合される。この例では、Ｎ＝４個のレーザーがあり、各レーザーは４つの異なる偏光のうちの１つを有する。例えば、Ｑ－ＴＸ １０６ａ－１のレーザーは、直線光子基底（例えば、垂直（０°）および水平（９０°）偏光）および対角光子基底（例えば、４５°および１３５°偏光）を有するように構成されてもよい。オプションとして、各量子チャネルは、ＷＤＭ／ＤＷＤＭチャネルのビームとすることができ、Ｑ－ＴＸ １０６ａ－１の各レーザーは、ＷＤＭ／ＤＷＤＭ技術に基づいて量子チャネル上で異なる波長の光を使用してもよい。
本質的には、Ｑ－ＴＸ １０６ａ－１のレーザーは、量子ランダムビットストリームに関連付けられた量子信号および同期パルスをＱ－ＴＸ １０６ａ－１に割り当てられたエンドポイントデバイスに送信するように構成されている。エンドポイントデバイス受信機は、ＱＫＤプロトコルに従って送信された光子のいくつかを受信し、その後、エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクに割り当てられた従来のＩＰベースチャネル（Ｃチャネル）を用いてＱＫＤプロトコルに従ってコントローラ１１０と会話する。追加的におよび／または代替的に、オプションとして、Ｑ－ＴＸｓ１０６ａ－１～１０６ｋ－１のうちの１つ以上のＮ＝４個のレーザーを、同じまたは異なるＱＫＤプロトコルおよび／または使用されているＱＫＤプロトコルの実装などのための他の変調技術とともに使用するために置換および／または再構成されてもよい。例えば、別の変調技術は、例えば、ビームスプリッタおよび干渉計を用いて４つの可能な量子状態（例えば、１つまたは別のタイムビン、または２つのタイムビンの同相または逆相の組み合わせなど）を送信するようにＱ－ＴＸ １０６ａ－１を構成するタイムビン法を含んでもよいが、これらに限定されない。偏光変調方式および／またはタイムボックス変調方式が説明されているが、これは単純化のためのものであり、本発明は一例としてこれに限定されるものではなく、各ＱＴＸは、量子チャネルなどの通信媒体、その修正、その組み合わせ、および／または用途の要件に応じて、任意の適切な量子変調方式を用いて実装されてもよいことを当業者は理解すべきである。

【0149】

ＱＣＣ１７０のコントローラ１１０は、Ｑ－ＴＸ １０６ａ－１～１０６ｋ－１の各々を複数のエンドポイントデバイスのそれぞれに割り当てるように構成されてもよい。ＱＴＸ １０６ａ－１～１０６ｋ－１は、それぞれ異なるエンドポイントデバイスに割り当てられる。エンドポイントデバイスに割り当てられたＱ－ＴＸ １０６ａ－１は、エンドポイントデバイスに割り当てられたＱＫＤリンクのＱチャネルを形成する光ファイバを介してエンドポイントデバイスに接続される。コントローラ１１０は、複数のエンドポイントデバイスの各エンドポイントデバイスに割り当てられた複数のＱＫＤリンクの各々について、エンドポイントデバイスのために発生させたランダム量子ビットストリームが、エンドポイントデバイスに割り当てられたＱＫＤリンクのＱチャネル上で送信されることを確保するために、どのエンドポイントデバイス１０４ａにＱ－ＴＸ １０６ａ－１が割り当てられているかのマッピングをエンドポイントデバイス毎に記憶することができる。各エンドポイントデバイスには、複数のＱＫＤリンクから異なるＱＫＤリンクが配分される。

【0150】

演算中に、ＱＣＣ１７０および／またはコントローラ１１０の制御の下で、ランダムビット発生器１７２（または量子発生器）は、選択されたＱＫＤプロトコル等に従って、１つ以上の量子チャネル（Ｑチャネル）を介して鍵を交換したい対応するエンドポイントデバイスに送信するための１つ以上のランダムビットストリーム、ＱＫＤ鍵等を生成するように構成されてもよい。各ランダム量子ビットストリームは、必要になるまで安全なメモリユニット１７４に記憶することができる。各ランダム量子ビットストリームは、ＱＫＤ鍵やＯＴＰ鍵などとして使用されてもよいので、ＱＫＤ鍵／ＯＴＰ鍵セットや鍵セットをメモリユニット１７４に記憶することができる。メモリユニット１７４は、ハードウェアセキュリティモジュール（ＨＳＭ）、トラステッドセキュリティコンポーネントなどのようなセキュアなメモリであってもよいが、これらに限定されるものではない。タイミングおよび制御ユニット１７６は、１つ以上のＱＫＤプロトコルに基づいて構成され、量子チャネル上でエンドポイントデバイスに送信するためにメモリユニット１７４に記憶されたランダム量子ビットストリームを検索することができる。タイミングおよび制御ユニット１７６は、コントローラ１１０によって制御することができ、コントローラ１１０は、どのエンドポイントデバイスが特定のＱＫＤプロトコルを実行しているかを指示することができ、それにより、タイミングおよび制御ユニット１７６が、これらのエンドポイントデバイスを用いてＱＫＤプロトコルを実行している間の補正時間に、同じまたは異なる量子ランダムビットストリーム（またはＱＫＤ鍵）を検索して送信することを確保する。タイミングおよび制御ユニット１７６は、各ランダム量子ビットストリームを電子スイッチ／ルータ１７７に提供し、電子スイッチ／ルータ１７７は、コントローラ１１０の助けを借りて、エンドポイントデバイスに関連付けられた入力または入力ランダム量子ビットストリームをエンドポイントデバイスに割り当てられたＱ－ＴＸ １０６Ａ－１に方向付け／ルーティングまたはスイッチングするように構成される。したがって、電子スイッチ／ルータ１７７は、複数のＱ－ＴＸ １０６ａ－１～１０６ｋ－１の中から、複数のエンドポイントデバイスとのＱＫＤプロトコルの実行中に入力または受信されたランダム量子ビットストリームを受信することを意図したエンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのＱチャネルに接続された、エンドポイントデバイスに割り当てられたＱ－ＴＸ １０６ａ－１を選択するように構成される。

【0151】

例えば、ＱＫＤプロトコルは、例えばＱＫＤプロトコルを実行する２つ以上のエンドポイントデバイスの各々が、異なる量子ビットランダムセットを受信することを要求することができる（ただし、これらに限定されるわけではない）。これにより、エンドポイントデバイス用のランダム量子ビットセットをメモリユニット１７４から検索して電子スイッチ／ルータ１７７に送信することができ、電子スイッチ／ルータ１７７は、エンドポイントデバイスに割り当てられたＱ－ＴＸ １０６ａ－１を選択し、入力された検索されたランダム量子ビットセットを選択されたＱ－ＴＸ １０６ａ－１に向け、エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのＱチャネル上で量子ランダムビットストリームに関連付けられた量子信号および同期パルスを送信するようにレーザーが構成される。エンドポイントデバイスＱ－ＲＸは、送信された光子のいくつかを受信し、エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの従来のＩＰベースチャネル（Ｃチャネル）を用いて、どの光子が受信されたかなどをコントローラ１１０に示すことができる。ＱＣＣ １０６のコントローラ１１０は、検索されたランダムビットストリームの量子送信に関連付けられた他のすべてのデータを破棄し、エンドポイントデバイスのＱ－ＲＸを介してそれらのランダムビットに関連付けられたベースを正常に送信することができる。他のエンドポイントデバイスは、別のランダム量子ビットストリームの検索および量子送信を繰り返し、別のＱ－ＴＸ １０６Ｂ－１は、別のランダム量子ビットストリームを他のエンドポイントデバイスのＱ－ＲＸに送るように割り当てられる、ＱＫＤプロトコルの一部とし、コントローラ１１０は、これに限定されることなく、例えば成功して受信されたビットのＸＯＲを１つまたは他のエンドポイントデバイスに送信し、これらエンドポイントデバイスに送信されたランダム量子ビットストリームのメモリユニット１７４をクリアすることができる。その後、ＱＫＤプロトコルの残りの部分（例えば、ＢＢ８４／修正ＢＢ８４またはＢＢ８４シリーズからの他のプロトコルなど）は、これらのエンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル（Ｃ－チャネル）上で実行され得る。ＱＫＤプロトコルの終了時に、各エンドポイントデバイスは、鍵またはＱＫＤ鍵を交換し、交換された鍵は、各エンドポイントデバイスに割り当てられたＱＫＤリンクのＣチャネル上のエンドポイントデバイス間のセキュアな通信のために使用されてもよい。

【0152】

図１ｆのＱＣＣコンポーネント１７０は、エンドポイントデバイスの１つ以上のＱＫＤリンクの量子チャネル上で量子送信を可能にするために複数の量子送信機またはＱ－ＴＸ １０６ａ－１～１０６ｋ－１を含むように記述されているが、ＱＣＣコンポーネント１０６は、さらに１つ以上の量子受信機（ＱＲＸ）を含むように修正されてもよく、１つ以上のＱＫＤリンクは、それぞれ、対応するエンドポイントからＱＫＤリンク装置への量子送信を受信するために１つ以上のＱ－ＲＸに結合された一方向または双方向量子チャネルを含むように構成されてもよい。前述したように、これは、ＱＫＤリンク装置への量子情報の送信をエンドポイントが必要とする追加のＱＫＤプロトコルを、ＱＫＤリンク装置および対応するエンドポイントによって実現することを可能にし、各エンドポイントは、ＱＫＤリンクの量子チャネル上でＱＫＤリンク装置へ量子情報を送信するためのＱ－ＴＸを含むことができ、追加のＱＫＤプロトコルなどの演算中および／または用途の要件に応じて含んでもよい。

【0153】

図１ｇは、図１ａ～１ｆを参照して説明したＱＫＤ交換システム１００、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０および／または１６５および／またはＱＣＣ１７０に基づく別の例示的なＱＫＤ交換システム１８０を示す概略図である。ＱＫＤ交換システム１８０は、図１～１ｆを参照して説明したように、ＱＫＤ交換システム１００、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１６５および／またはＱＣＣ１７０をさらに修正することができる。簡単のために、図１～１ｆで使用される参照符号は、図１ｇと類似または同一のコンポーネントのみに例として使用されてもよい。ＱＫＤ交換システム１８０は、図１ａ～１ｆを参照して説明したＱＫＤ交換システム１００、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１６５および／またはＱＣＣ１７０と同じまたは同様の機能を実行することができるが、ＱＫＤリンク装置１０２は、第２ＱＫＤコンポーネント１８４（例えば、スイッチング／ルーティングおよびクラシック送信機能第）に通信結合された第１ＱＫＤコンポーネント１８２（例えば、制御および量子通信コンポーネントの機能）に分割される。この例では、第１ＱＫＤコンポーネント１８２は、図１ａ～１ｆを参照して説明したように、コントローラ１１０およびＱＣＣ １０６または１６０を含む。第２ＱＫＤコンポーネントは、クラシック送信およびルーティングコンポーネント１０８を含む。第１ＱＫＤコンポーネント１８２および第２ＱＫＤコンポーネント１８４は、ＱＫＤリンク結合手段または機能／コンポーネント１８６（例えば、図１ｃまたは１ｄのマルチプレクサ／デマルチプレクサデバイス１０９ａ～１０９ｋ、および／または図１ｅを参照して説明された１つ以上の光ファイバ、その修正、その組合せなど）を介して一緒に結合される。ＱＫＤリンク結合手段１８６は、エンドポイントデバイス１０４ａに割り当てられた第１ＱＫＤコンポーネント１８２のＱ－ＴＸを結合し、エンドポイントデバイス１０４ａに割り当てられた第２ＱＫＤコンポーネント１８４のＣＲＴＸを、エンドポイントデバイス１０４ａに配分された／割り当てられた同一のＱＫＤリンク１０３ａに結合する。したがって、各エンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋは、ＱＫＤ交換システム１８０のＱＫＤリンク結合コンポーネント／機能１８６を介して、対応するＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋを介して第１および第２ＱＫＤコンポーネント１８２、１８４に接続される。

【0154】

コントローラ１１０は、図１ａ～図１ｆを参照して説明したように、１つ以上のＱＫＤプロトコルおよび／またはＱＫＤ交換プロセスを実装するように構成されてもよい。このようにＱＫＤリンク装置１０２を分割する機能は、第１ＱＫＤコンポーネント１８２およびオプションとしてのＱＫＤリンク結合手段１８６のそれぞれの量子送信部分を、ＱＫＤリンクを介してそれぞれのエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋへのＱＫＤ鍵などの生成および／または送信の改ざんまたは盗聴を最小限にするために、スイッチなどの安全な設備内に配置することができ、一方、第２ＱＫＤコンポーネント１８４およびオプションとしてのＱＫＤリンク結合手段１８６のそれぞれのクラシック部分は、路側キャビネットなどのより共通の設定内に配置することができ、本明細書で説明したＱＫＤリンクを形成するためにＱチャネルおよびＣチャネルを共有することができる「ラストワンマイル」の光ファイバおよび／または他のセキュアな通信媒体を提供する。ＱＫＤリンク結合手段１８６はまた、ＷＤＭ／ＤＷＤＭ技術を用いて量子チャネル分離を確保することができるエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋのＱＫＤリンクを介してスイッチから量子通信を行うための１つ以上の光ファイバリンクを含んでもよい。代替的におよび／または追加的に、第１および第２ＱＫＤコンポーネント１８２および１８４の両方を、路側キャビネットなどのより共通の環境で使用するように構成されてもよい。第１ＱＫＤコンポーネント１８２を第２ＱＫＤコンポーネント１８４から分離することは、第１ＱＫＤコンポーネント１８２の物理的筐体が、ＱＫＤリンク装置１０２全体をこのようなセキュリティレベルに構成する必要なしに、タンパ防止／耐タンパ性の設計が可能であることを意味する。したがって、第１ＱＫＤコンポーネント１８２は、安全で耐タンパ性の筐体内に含まれ、ＱＫＤリンクカプラ１８６を介して、あまり安全ではない筐体内に提供される第２ＱＫＤコンポーネント１８４に結合され得る。この構成によれば、第１および第２ＱＫＤコンポーネント１８２，１８６は、同一の路側キャビネット内に実装することができ、または同一のＱＫＤリンク装置内に収容することができ、第１ＱＫＤコンポーネント１６２が安全な耐タンパ筐体内にある限り、公衆環境内で安全に使用されてもよい。

【0155】

ＱＫＤシステム１８０は、ＱＫＤリンク装置１０２を分割または分割する機能の一例を提供するに過ぎないが、これは例示に過ぎず、本発明はこのような限定を受けない。当業者は、ＱＫＤリンク装置１０２の機能、すなわち、ＱＫＤリンク装置１０２の機能を理解する。コントローラ１１０、ＱＣＣ １０６、ＣＴＣＲ１０８、およびＱＫＤリンク結合手段１８６は、それらが一緒に接続または結合され、図１ａ～１ｇおよび／または２ａ～４ｂを参照して、それらの変更、それらの組み合わせ、および／または本明細書で説明したようなＱＫＤリンク装置１０２の機能を実行する限り、用途の要件に応じて異なるモジュール、コンポーネントデバイスに分割されてもよい。

【0156】

図１ｇのシステム１８０のＱＫＤリンク装置１０２のＱＣＣコンポーネント１０６は、エンドポイントデバイスの１つ以上のＱＫＤリンクの量子チャネル上で量子送信を実現するための複数の量子送信機またはＱ－ＴＸを含むように記述されているが、ＱＣＣコンポーネント１０６は、さらに１つ以上の量子受信機（Ｑ－ＲＸ）を含むように修正されてもよく、１つ以上のＱＫＤリンクは、それぞれ、対応するエンドポイントからＱＫＤリンク装置への量子送信を受信するために、１つ以上のＱ－ＲＸに結合された一方向または双方向の量子チャネルを含むように構成されてもよい。前述したように、これは、ＱＫＤリンク装置への量子情報の送信をエンドポイントが必要とする追加のＱＫＤプロトコルを、ＱＫＤリンク装置および対応するエンドポイントによって実現することを可能にし、各エンドポイントは、ＱＫＤリンクの量子チャネル上でＱＫＤリンク装置へ量子情報を送信するためのＱ－ＴＸを含むことができ、追加のＱＫＤプロトコルなどの演算中および／または用途の要件に応じて含んでもよい。

【0157】

図１ｈは、ＱＫＤシステム１００、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１６５、および／または１８０を制御するためのＱＫＤリンク装置１０２の制御プロセス１９０の一例を、図１ａ～１ｇを参照して説明したように、および／または用途要件に応じて示す流れ図である。制御プロセス１９０は、ＱＫＤリンク装置がＱＫＤネットワーク内の少なくとも２つのエンドポイントデバイスをリンクできることを確実にするために使用されてもよい。ＱＫＤリンク装置は、複数のＱＫＤリンクを介してエンドポイントデバイスをＱＫＤリンク装置に結合することにより、複数のエンドポイントデバイスをリンクし、エンドポイントデバイスのうちの１つのＱＫＤリンクの各々は、量子チャネルとクラシックチャネルとを含む通信媒体を有する。各エンドポイントには、ＱＫＤリンクが割り当てられ、ＱＫＤリンクは、各エンドポイントをＱＫＤリンク装置に接続する。ＱＫＤリンク装置は、ＱＫＤリンクの１つの量子チャネル上で量のサブ送信を送信するようにそれぞれ構成された複数の量子送信機を含む量子通信コンポーネントを含む。ＱＫＤリンク装置は、複数のクラシックトランシーバを含み、各クラシックトランシーバは、ＱＫＤリンクの１つのクラシックチャネル上でクラシックデータを送信するように構成され、ＱＫＤリンクの１つのクラシックチャネル上でクラシックデータを受信するように構成されるクラシックトランシーバコンポーネントを含む。エンドポイントデバイスにＱＫＤリンクが割り当てられると、複数の量子送信機のうちの量子送信機と、複数のクラシックトランシーバのうちのクラシックトランシーバとが割り当てられ、ＱＫＤリンク装置に結合される。ＱＫＤの制御には、次の１つ以上のステップが含まれる。

【0158】

ステップ１９１では、量子送信のために生成されたデータが、エンドポイントに割り当てられた量子送信機を介して、エンドポイントのＱＫＤリンクの量子チャネル上でエンドポイントにルーティングまたはスイッチングされる。量子送信は、例えば、複数のエンドポイントデバイス間でＱＫＤプロトコルのうちの１つを実現する場合に一般的に使用され、各エンドポイントデバイスには１つの量子送信機と対応するＱＫＤリンクとが割り当てられる。ＱＫＤ制御プロセスは、量子通信コンポーネントに対して、２つ以上のエンドポイントデバイスのためのエンドポイントデバイスの量子送信を、エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの量子チャネル上で量子送信を送信するために、エンドポイントデバイスに割り当てられた量子送信機にルーティングまたはスイッチングするようにさらに指示することができる。

【0159】

ステップ１９２では、ＱＫＤプロトコルの演算中に、エンドポイントに割り当てられたクラシックトランシーバを介してエンドポイントへのクラシック送信のためのクラシックデータがエンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記クラシックチャネル上でルーティングまたはスイッチングされる。これは、例えば、エンドポイント間および／またはエンドポイントとＱＫＤリンク装置との間でクラシック送信が実行される場合、ＱＫＤプロトコルの１つが実装されたときに実行され得る。代替的にまたは追加的に、これは、２つ以上のエンドポイントが鍵を安全に交換し、それらの対応するＱＫＤリンククラシックチャネルおよび／またはそれらの間の任意の他のチャネル上でセキュアな通信を実行しているときに実行されてもよい。

【0160】

ステップ１９３では、クラシックトランシーバによってエンドポイントから受信されたクラシックデータは、ＱＫＤプロトコルの演算中および／または演算後に、エンドポイント間で安全に通信されるエンドポイントデバイス間で、エンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記クラシックチャネル上で、クラシック送信においておよび／または必要に応じてアドレスされる必要がある別のエンドポイントにルーティングまたはスイッチングされる。これは、例えば、エンドポイント間でクラシック送信を行う場合、ＱＫＤプロトコルの１つが実装されているときに行うことができる。代替的にまたは追加的に、これは、２つ以上のエンドポイントが鍵を安全に交換し、それらの対応するＱＫＤリンククラシックチャネルおよび／またはそれらの間の任意の他のチャネル上でセキュアな通信を実行しているときに実行されてもよい。

【0161】

基本的に、制御プロセス１９０のステップ１９１～１９３のスイッチングまたはルーティングは、ＱＫＤプロトコルおよび／またはそれに続くセキュアな通信プロトコルなどによって必要とされるメッセージごとに実行され得る。例えば、ＱＫＤプロトコル、例えば、本明細書に記載された変更されたＢＢ８４プロトコルを含むがこれに限定されないＢＢ８４シリーズプロトコルの場合、メッセージは、ＱＫＤリンク装置と各特定のエンドポイントデバイスとの間で送信されてもよく、特定のエンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの量子チャネル（Ｑチャネル）を通るＱチャネルフォトニックストリーム（このチャネルまたは並列チャネル中にいくつかの同期信号を有する）を含むがこれに限定されない。ＱＫＤリンク装置と各特定のエンドポイントデバイスとの間で送信されてもよく、メッセージは、ＱＫＤリンク装置のＱＫＤリンクの量子チャネル（Ｑチャネル）の量子チャネルフォトニックストリームを含む、特定のエンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル（Ｃ－チャネル）を介してＱＫＤリンク装置からエンドポイントデバイスへのＣチャネル情報、および／または、エンドポイントデバイスからＱＫＤリンク装置へのＣチャネル情報が提供される。もちろん、ＱＫＤプロトコルの間、これらのＱチャネルストリームおよびＣチャネル情報は、ＱＫＤプロトコルによって定義された適切な順序に従ってＱＫＤリンク装置とエンドポイントデバイスとの間で送信される必要があるが、ＱＫＤリンクユニットと他のエンドポイントとの間のメッセージとインタリーブされてもよい。

【0162】

ステップ１９３で説明したように、一般的なデータメッセージまたは暗号化されたデータメッセージは、エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのＣチャネル上に存在してもよく、ＱＫＤプロトコルの外部で、またはＱＫＤプロトコルが実行された後に実行され、任意の対またはセットのエンドポイントデバイスなどの間で任意の他のデータ（例えば、ＱＫＤプロトコルによって交換される鍵を使用したセキュアな通信）を送信する。当然のことながら、ＱＫＤシステム全体では、より多くのシステム管理／制御メッセージが表示される。

【0163】

オプションとして、ＱＫＤリンク装置は、各々がエンドポイントデバイスのＱＫＤリンクに結合され、ＱＫＤリンクの量子チャネル上でエンドポイントデバイスから量子送信を受信するように構成された複数の量子受信機を含むことができ、エンドポイントデバイスは、ＱＫＤプロトコルに従って、そのＱＫＤリンクのＱチャネル上で量子情報を送信する。したがって、ステップ１９１は、量子送信からＱＫＤリンクを介してエンドポイントから受信されたデータを、エンドポイントデバイスが量子情報を送信することを必要とするＱＫＤプロトコルの演算中に、エンドポイントに割り当てられた量子受信機を介して交換するようにさらに変更され得る。量子送信は、例えば、ＱＫＤプロトコルのうちの１つが２つ以上のエンドポイントデバイス間で実施される場合に一般的に使用され、各エンドポイントデバイスは、対応するＱＫＤリンク上で使用するためにＱＫＤリンク装置の量子送信機および／または量子受信機を割り当てることができる。ＱＫＤ制御プロセスは、量子通信コンポーネントに対して、ＱＫＤプロトコルなどに従って処理および／またはさらなる送信などのために、２つ以上のエンドポイントデバイスのエンドポイントデバイスから受信した量子送信をルーティングまたはスイッチングするようにさらに指示することができる。

【0164】

図１ｉは、ＱＫＤシステム１００、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１６５、および／または１８０を制御するためのＱＫＤリンク装置１０２の制御プロセス１９５の一例を、図１ａ～１ｇを参照して説明したように、および／または用途要件に応じて示す流れ図である。制御プロセス１９５は、ＱＫＤリンク装置がＱＫＤネットワーク内の少なくとも２つのエンドポイントデバイスをリンクできることを確実にするために使用されてもよい。ＱＫＤリンク装置は、複数のＱＫＤリンクを介してエンドポイントデバイスをＱＫＤリンク装置に結合することにより、複数のエンドポイントデバイスをリンクし、エンドポイントデバイスのうちの１つのＱＫＤリンクの各々は、量子チャネルとクラシックチャネルとを含む通信媒体を有する。各エンドポイントには、ＱＫＤリンクが割り当てられ、ＱＫＤリンクは、各エンドポイントをＱＫＤリンク装置に接続する。ＱＫＤリンク装置は、複数の量子送信機および／または複数の量子受信機を含む量子通信コンポーネントを含む。各量子送信機は、ＱＫＤリンク装置から対応するエンドポイントに量子送信を送信するように構成されたＱＫＤリンクのうちの１つの量子チャネル上で量子送信を送信するように構成されている。各量子受信機は、ＱＫＤリンクのうちの１つの量子チャネル上で量子送信を受信するように構成され、ＱＫＤリンクは、ＱＫＤリンク装置における対応するエンドポイントから量子送信を受信するように構成される。ＱＫＤリンク装置はまた、複数のクラシックトランシーバを含むクラシックトランシーバコンポーネントを含み、各クラシックトランシーバは、ＱＫＤリンクの１つのクラシックチャネル上でクラシックデータを送信し、ＱＫＤリンクの１つのクラシックチャネル上でクラシックデータを受信するように構成されている。エンドポイントデバイスにＱＫＤリンクが割り当てられると、エンドポイントデバイスは、複数の量子送信機のうちの量子送信機および／または複数の量子受信機のうちの量子受信機と、複数のクラシックトランシーバのうちのクラシックトランシーバとを割り当てて、ＱＫＤリンク装置に結合される。ＱＫＤ制御プロセス１９５は、の１つ以上のステップを含む。

【0165】

ステップ１９６では、量子送信のために生成されたデータは、エンドポイントのＱＫＤリンクの量子チャネル上で、エンドポイントに割り当てられた量子送信機を介して、量子受信機を有するエンドポイントにルーティングまたはスイッチングされる。例えば、量子トランスポートは、量子送信機および対応するＱＫＤリンクがそれぞれ割り当てられた２つ以上のエンドポイントデバイス間でＱＫＤプロトコルのうちの１つ（例えば、図５ａ～５ｄを参照して説明されたＱＫＤプロトコル／プロセス）を実施する場合に一般的に使用される。ＱＫＤ制御プロセスは、量子通信コンポーネントに対して、２つ以上のエンドポイントデバイスのためのエンドポイントデバイスの量子送信を、エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの量子チャネル上で量子送信を送信するために、エンドポイントデバイスに割り当てられた量子送信機にルーティングまたはスイッチングするようにさらに指示することができる。

【0166】

ステップ１９７では、ＱＫＤプロトコルの演算中に、量子送信のために生成されたデータは、エンドポイントのＱＫＤリンクの量子チャネル上でエンドポイントに割り当てられたＱＫＤリンク装置の量子受信機によって受信されるように、エンドポイントの量子送信機を用いてエンドポイントからルーティングまたはスイッチングされる。例えば、ＱＫＤプロトコルのうちの１つ（例えば、図５ａ～５ｄを参照して説明されたＱＫＤプロトコル／プロセス）が、２つ以上のエンドポイントデバイス間で実施される場合、各エンドポイントは、ＱＫＤリンク装置において量子受信機および対応するＱＫＤリンクを割り当てられたエンドポイントからの量子送信を使用してもよい。ＱＫＤ制御プロセス１９５は、量子通信コンポーネントに対して、量子送信を、２つ以上のエンドポイントデバイスのエンドポイントデバイスから、エンドポイントデバイスに割り当てられた量子受信機にルーティングまたはスイッチングし、エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの量子チャネル上で量子送信を受信するようにさらに指示することができる。

【0167】

ステップ１９８では、ＱＫＤプロトコルの演算中に、エンドポイントに割り当てられたクラシックトランシーバを介してエンドポイントへのクラシック送信のためのクラシックデータがエンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記クラシックチャネル上でルーティングまたはスイッチングされる。例えば、エンドポイント間および／またはエンドポイントとＱＫＤリンク装置との間でクラシック送信が行われる場合、これは、ＱＫＤプロトコルのうちの１つ（例えば、図５ａ～５ｄを参照して説明されたＱＫＤプロトコル／プロセス）が実装されるときに行われてもよい。代替的にまたは追加的に、これは、２つ以上のエンドポイントが鍵を安全に交換し、それらの対応するＱＫＤリンククラシックチャネルおよび／またはそれらの間の任意の他のチャネル上でセキュアな通信を実行しているときに実行されてもよい。

【0168】

ＱＫＤプロトコルの演算中および／または演算後に、エンドポイントデバイス間で安全に通信するステップ１９９において、エンドポイントからエンドポイントの前記ＱＫＤリンクの前記クラシックチャネル上でクラシックトランシーバによって受信されたクラシックデータを、クラシック送信においておよび／または必要に応じてアドレスする必要がある別のエンドポイントにルーティングまたはスイッチングする。これは、例えば、エンドポイント間でクラシック送信を行う場合、ＱＫＤプロトコルの１つが実装されているときに行うことができる。代替的にまたは追加的に、これは、２つ以上のエンドポイントが鍵を安全に交換し、それらの対応するＱＫＤリンククラシックチャネルおよび／またはそれらの間の任意の他のチャネル上でセキュアな通信を実行しているときに実行されてもよい。

【0169】

実質的には、制御プロセス１９５のステップ１９６～１９９のスイッチングまたはルーティングを、ＱＫＤプロトコルおよび／またはそれに続くセキュアな通信プロトコルなどによって必要とされるメッセージごとに実質的に実行することができる。例えば、ＱＫＤプロトコル、例えば、本明細書に記載された修正ＢＢ８４プロトコルを含むがこれに限定されないＢＢ８４シリーズプロトコルの場合、メッセージは、ＱＫＤリンク装置と各特定のエンドポイントデバイスとの間で送信されてもよく、特定のエンドポイントデバイスのＱＫＤリンクの量子チャネル（Ｑチャネル）を通るＱチャネルフォトニックストリーム（このチャネルまたは並列チャネル中にいくつかの同期信号を有する）を含むがこれに限定されない。メッセージは、ＱＫＤリンク装置と各特定のエンドポイントデバイスとの間で送信されてもよく、ＱＫＤリンク装置のＱＫＤリンクの量子チャネル（Ｑチャネル）の量子チャネルフォトニックストリームを含む、特定のエンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのクラシックチャネル（Ｃ－チャネル）を介してＱＫＤリンク装置からエンドポイントデバイスへのＣチャネル情報、および／または、エンドポイントデバイスからＱＫＤリンク装置へのＣチャネル情報が提供される。もちろん、ＱＫＤプロトコルの間、これらのＱチャネルストリームおよびＣチャネル情報は、ＱＫＤプロトコルによって定義された適切な順序でＱＫＤリンク装置とエンドポイントデバイスとの間で送信される必要があり、（例えば、図５ａ～５ｄを参照して説明されたＱＫＤプロトコル／プロセス）、ＱＫＤリンクユニットと他のエンドポイントとの間のメッセージとインタリーブされてもよい。

【0170】

ステップ１９９で説明されたように、一般的なデータメッセージまたは暗号化されたデータメッセージは、エンドポイントデバイスのＱＫＤリンクのＣチャネル上に存在してもよく、ＱＫＤプロトコルの外部で、またはＱＫＤプロトコルが実行された後に実行され、エンドポイントデバイス等の任意の対またはグループの間で任意の他のデータ（例えば、ＱＫＤプロトコルによって交換される鍵を使用したセキュアな通信）を送信する。当然のことながら、ＱＫＤシステム全体では、より多くのシステム管理／制御メッセージが表示される。

【0171】

オプションとして、ＱＫＤリンク装置は、各々がエンドポイントデバイスのＱＫＤリンクに結合され、ＱＫＤリンクの量子チャネル上でエンドポイントデバイスから量子送信を受信するように構成された複数の量子受信機を含むことができ、エンドポイントデバイスは、ＱＫＤプロトコルに従って、そのＱＫＤリンクのＱチャネル上で量子情報を送信する。したがって、ステップ１９７は、量子送信からＱＫＤリンクを介してエンドポイントから受信されたデータが、エンドポイントに割り当てられた量子受信機を介してエンドポイントデバイスから送信量子情報を必要とするＱＫＤプロトコルの演算中に交換されるようにさらに変更され得る。量子送信は、例えば、ＱＫＤプロトコルのうちの１つが２つ以上のエンドポイントデバイス間で実施される場合に一般的に使用され、各エンドポイントデバイスは、対応するＱＫＤリンク上で使用するためにＱＫＤリンク装置の量子送信機および／または量子受信機を割り当てることができる。ＱＫＤ制御プロセスは、量子通信コンポーネントに対して、ＱＫＤプロトコルなどに従って処理および／またはさらなる送信などのために、２つ以上のエンドポイントデバイスのエンドポイントデバイスから受信した量子送信をルーティングまたはスイッチングするようにさらに指示することができる。

【0172】

図１ｊは、図１ａ～ｉを参照して説明したＱＫＤ交換システム１００、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０および／または１６５、および／またはＱＣＣ１７０に基づく衛星ＱＫＤ交換システム１０００の例を示す概略図である。衛星ＱＫＤ交換システム１０００は、ＱＫＤリンクの量子チャネルが、例えば光学的フリースペースチャネルであるが、これに限定されない、図１－１ｉを参照して説明したように、ＱＫＤ交換システム１００、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１６５、および／またはＱＣＣ１７０をさらに修正することができる。単純化のために、図１ｇと類似または同一のコンポーネントのみを例として、図１－１ｉで使用される参照符号を使用してもよい。ＱＫＤ交換システム１０００は、図１Ａ～１ｉを参照して説明したＱＫＤ交換システム１００、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１６５、および／またはＱＣＣ１７０と同じまたは同様の機能を実行することができるが、ＱＫＤリンク装置１０２は、衛星ＱＫＤシステム１０００の衛星１００２ａ内に位置するか、または実装される。この例では、ＱＫＤリンク装置１０２は、衛星ＱＫＤシステム１０００において実装されるように変形されると、図１ａ～１ｉを参照して説明したように、コントローラ１１０、ＱＣＣ １０６、およびＣＲＴＸ １０８を含む。

【0173】

この例では、衛星ＱＫＤシステム１０００は、複数の衛星１００２ａ～１００２ｎと、複数のエンドポイントデバイス１００４ａ～１００４ｋ（または地上受信局）とを含む。エンドポイントデバイス１００４ａは、光学的フリースペースチャネル上で衛星１００２ａから量子送信を受信するように構成された光学望遠鏡１００５ａ－１を含む。オプションとして、エンドポイントデバイス１００４ａはまた、光学的フリースペースチャネル上で衛星１００２ａに量子送信を送信するように構成された光レーザー１００５ａ－３を含んでもよい。同様に、エンドポイントデバイス１００４Ｇおよび１００４ｋは、衛星１００２ｎおよび１００２ａからそれぞれ光学フリースペースチャネル上で量子送信を受信するように構成された光学望遠鏡１００５ｇ－１および１００５ｋ－１を含んでもよい。オプションとして、これらのエンドポイントデバイス１００４ｇおよび１００４ｋはまた、光学的フリースペースチャネル上で衛星１００２ｇまたは１００２ａにそれぞれ量子送信を送信するように構成された光レーザー１００５ｇ－３および１００５ｋ－３を含んでもよい。衛星１００２ａ～１００２ｎの各々は、図１～図１および／または図２～図６ｂを参照して、それらの組み合わせ、それらの変更、および／または本明細書で説明するように、ＱＫＤリンク装置１０２を実装するためのコンポーネント、デバイス、および／または機能を含んでもよい。さらに、各エンドポイントデバイス１００４ａ～１００４ｋは、図１－１ｉおよび／または図２～６ｂを参照して説明したＱＫＤプロトコルを実行するために、エンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋおよび対応するＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋに関連付けられた機能を実装するコンポーネント、デバイス、および／または機能を含みうる。ここで、ＱＫＤリンク装置１０２は、１つ以上の衛星１００２ａ～１００２ｎのそれぞれに実装され、および／または、用途要件に従って実装される。

【0174】

各エンドポイントデバイス１００４ａ～１００４ｋは、対応するＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋを介して、衛星１００２ａ～１００２ｎのうちの１つのＱＫＤリンク装置１０２のＱＣＣ １０６およびＣＴＲＣ １０８に接続される。例えば、エンドポイントデバイス１００４ａおよび１００４ｋは、それぞれのＱＫＤリンク１０３ａおよび１０３ｋを介して、衛星１００２ａ上で実装されるＱＫＤリンク装置１０２のＱＣＣ １０６およびＣＴＲＣ １０８に接続される。エンドポイントデバイス１００４ｇは、対応するＱＫＤリンク１０３ｇを介して、衛星１００２ｇ上で実装されるＱＫＤリンク装置１０２のＱＣＣ １０６およびＣＴＲＣ １０８に接続される。

【0175】

衛星１００２ａのＱＫＤリンク装置１０２は、コントローラ１１０と、ＱＣＣ １０６と、ＣＴＲＣ １０８とを含む。具体的には、この例では、ＱＣＣ １０６は、少なくとも複数の量子送信機（Ｑ－ＴＸ（ｓ））および／または複数の量子受信機（Ｑ－ＲＸ（ｓ））を含み、一方、ＣＴＲＣ １０８は、少なくとも複数のクラシックトランシーバ（ＣＴＲＸ（ｓ））を含む。衛星１００２ａのＱＣＣ １０６のＱ－ＴＸ／Ｑ－ＲＸは、例えば、衛星光トランシーバ、衛星光望遠鏡送信機／受信機、光量子トランシーバ、および／または、用途に必要とされる他の任意の量子トランシーバであってもよいが、これらに限定されるものではない。衛星光トランシーバのＱＣＣ １０６のＱ－ＴＸは、衛星光学望遠鏡送信機、レーザー、ビーコンレーザ、ダウンリンクレーザ、ダウンリンクビーコンレーザ、弱コヒーレントパルス源、および／または対応する光レーザー送信アセンブリなどの機能を含んでもよいが、これらに限定されない。衛星光トランシーバのＱＣＣ １０６のＱ－ＲＸは、例としてのみであるが、衛星光望遠鏡受信機、光受信機望遠鏡、レーザー受信機、ビーコンレーザ受信機、アップリンクレーザ受信機、アップリンクビーコンレーザ受信機、弱コヒーレントパルス受信機、対応する光レーザー送信／受信コンポーネント、および／または、エンドポイントデバイス１００４ａ～１００４ｋのＱ－ＴＸなどによる光学的フリースペース量子チャネル上で送信された量子情報を受信するように構成された他の任意の光受信機などに限定されない。

【0176】

さらに、エンドポイントデバイス１００４ａは、量子受信機（Ｑ－ＲＸ）１００５－１および／または量子送信機（Ｑ－ＴＸ）１００５－３と、クラシックトランシーバ（ＣＣ）１００５ａ－２とを含む。ＱＫＤリンク１０３ａは、コントローラ１１０によってエンドポイントデバイス１００４ａに割り当てられることができる。同様に、エンドポイントデバイス１００４ａのＱ－ＴＸ １００５ａ－３／Ｑ－ＲＸ１００５－１は、例えば、衛星光トランシーバ、衛星光学望遠鏡送信機／受信機、光量子トランシーバ、および／または用途に必要な他の任意の量子トランシーバであってもよいが、これらに限定されるものではない。エンドポイントデバイス１００４ａのＱ－ＴＸ １００５ａ－３は、単なる一例であるが、光学望遠鏡送信機、レーザー、ビーコンレーザ、アップリンクレーザ、アップリンクビーコンレーザ、弱コヒーレントパルス源、および／または対応する光レーザー送信アセンブリなどに限定されない機能を含んでもよい。エンドポイントデバイス１００４ａのＱ－ＲＸ１００５ａ－１は、一例に過ぎないが、光学望遠鏡受信機、例えば衛星１００２ａのＱ－ＴＸによる光学フリースペース量子チャネル上で送信された量子情報を受信するように構成された他の任意の光受信機などに限定されない機能を含んでもよい。

【0177】

コントローラ１１０は、ＱＣＣ １０６の複数のＱ－ＴＸのうちの１つのＱ－ＴＸを、ＱＫＤリンク１０３ａの量子チャネル（Ｑチャネル）１０３ａ１（例えば、光学的フリースペースチャネル）上の量子送信用に割り当てまたは配分する。コントローラ１１０はまた、ＱＫＤリンク１０３ａのクラシックチャネル（Ｃチャネル）１０３ａ－２（例えば、衛星無線通信チャネル）上のクラシック送信のために、複数のＣＴＲＸのうちの１つを割り当てまたは配分する。エンドポイントデバイス１００４ａは、量子受信機（Ｑ－ＲＸ）１００５１と、エンドポイントデバイス１００４ａのＱＫＤリンク１０３ａに割り当てられたＱチャネルおよびＣチャネルに結合するためのクラシックトランシーバ（ＣＣ）１００５ａ－２とを含む。この例では、エンドポイントデバイス１００４ａのＱ－ＲＸ１００５－１は、例えば、衛星１００２ａのＱＣＣ １０６の割り当てられたＱ－ＴＸから光学フリースペースチャネル上で量子送信を受信するように構成された光学望遠鏡であるが、これに限定されるものではない。エンドポイントデバイス１００４ａは、光地上受信機（ＯＧＲ）とすることができる。エンドポイントデバイス１００４ａの光学望遠鏡１００５－１は、衛星１００２ａのＱＫＤリンク装置１０２のＱＣＣ １０６の指定されたＱ－ＴＸによって送信された量子送信から、光学フリースペースチャネル上で量子情報を受信するように構成されてもよい。これらの量子送信は、エンドポイント１００４ａのＱＫＤリンク１０３ａに割り当てられたＱ－ＴＸによって送信される。この例では、ＱＫＤリンク１０３ａは、一方向量子チャネル１０３ａ－１（Ｑチャネル）と双方向クラシックチャネル（Ｃチャネル）１０３ａ－２とを含むように示されており、ＱＫＤリンク１０３ａは、コントローラ１１０によってエンドポイントデバイス１０４ａに割り当てられる。コントローラ１１０によってエンドポイントデバイス１０４ａに割り当てられたＱＫＤリンク１０３ａは、一旦確立されると、ＱＫＤプロトコルの実行中またはその他の理由で、ＱＣＣ １０６のＱ－ＴＸからエンドポイントデバイス１０４ａに量子情報をＱチャネル１０３ａ－１を介して送信するための一方向光学的フリースペース量子チャネル１０３ａ－１（Ｑチャネル）を含む。量子送信は、エンドポイントデバイス１００４ａの光学望遠鏡Ｑ－ＲＸ１００５ａ－１によって受信される。ＱＫＤリンク１０３ａはまた、エンドポイントデバイス１０４ａのＣＴＲＣコンポーネント１０８に割り当てられたＣＴＲＸとエンドポイントデバイス１０４ａのＣＣ１００５ａ－２との間でクラシック情報を送信するための双方向衛星無線クラシックチャネル１０３ａ－２を含む。したがって、ＱＫＤリンク１０３ａは、ＱＫＤリンク装置１０２およびエンドポイントデバイス１０４ａによって、ＱＫＤプロトコルを実行するために、および／または、衛星１００５ａがエンドポイントデバイス１００４ａなどに量子情報を送信することを必要とするセキュアな通信などのために使用され得る。

【0178】

代替的にまたは追加的に、エンドポイントデバイス１００４ａは、量子チャネル１０３ａ－３（例えば、光学フリースペースチャネル）を介して衛星１００２ａに量子情報を送信するように構成された光レーザデバイスであるＱ－ＴＸ １００５－３を含むことができ、これらの量子送信は、エンドポイントデバイス１００４ａのＱＫＤリンク１０３ａに割り当てられた衛星１００２ａのＱＫＤリンク装置１０２のＱＣＣ １０６のＱ－ＲＸ（例えば、光学望遠鏡）によって受信される。したがって、コントローラ１１０によってエンドポイントデバイス１０４ａに割り当てられたＱＫＤリンク１０３ａは、一旦確立されると、ＱＫＤプロトコルの実行中にまたはその他の理由により、エンドポイントデバイス１００４ａの光レーザーＱ－ＴＸ １００５ａ－３からの量子情報をＱチャネル１０３ａ－３を介して衛星１００２ａに送信するための一方向光学的フリースペース量子チャネル１０３ａ－３（Ｑチャネル）を含んでもよい。量子送信は、エンドポイントデバイス１００４ａの衛星１００２ａに割り当てられたＱＣＣ １０６の光学望遠鏡Ｑ－ＲＸによって受信される。ＱＫＤリンク１０３ａは、エンドポイントデバイス１０４ａのＣＴＲＣコンポーネント１０８に割り当てられたＣＴＲＸとエンドポイントデバイス１０４ａのＣＣ１００５ａ－２との間でクラシック情報を送信するための双方向衛星無線クラシックチャネル１０３ａ－２を引き続き含んでもよい。したがって、ＱＫＤリンク装置１０２およびエンドポイントデバイス１０４ａは、ＱＫＤプロトコルを実行するために、ＱＫＤリンク１０３ａを用いて、エンドポイントデバイス１００４ａが衛星１００２ａなどに量子情報を送信すること、および／または、セキュアな通信などのために必要とすることができる。

【0179】

代替的にまたは追加的に、ＱＫＤリンク１０３ａは、衛星１００２ａのコントローラ１１０によってエンドポイントデバイス１００４ａに割り当てられることができ、コントローラ１１０は、ＱＫＤリンク１０３ａの光学的フリースペース量子チャネル（Ｑチャネル）１０３ａ－１および１０３ａ－３を介して、それぞれエンドポイントデバイス１００４ａとの間で量子送信を送受信するために、ＱＣＣ １０６の複数のＱ－ＴＸのうちの１つのＱ－ＴＸおよびＱＣＣ １０６の複数のＱ－ＲＸのうちの１つのＱ－ＲＸを割り当てるまたは配分する。また、コントローラ１１０は、衛星１００２ａのＱＫＤリンク装置１０２とエンドポイントデバイス１００４ａとの間のＱＫＤリンク１０３ａのクラシックチャネル（Ｃチャネル）１０３ａ－２上でのクラシック送信に使用するＣＴＲＣ １０８の複数のＣＴＲＸのうちの１つを、ＣＴＲＣ １０８の複数のＣＴＲＸのうちの１つに割り当てまたは配分する。上記のように、エンドポイントデバイス１００４ａは、量子送信機（Ｑ－ＴＸ）１００５ａ－３（例えば、光レーザー）、量子受信機（Ｑ－ＲＸ）１０５ａ－１（例えば、光学望遠鏡）、およびクラシックトランシーバ（ＣＣ）１００５ａ－２（例えば、衛星無線通信トランシーバなど）を含んでもよい。エンドポイントデバイス１０４ａのＱＫＤリンク１０３ａに割り当てられたＱチャネル１０３ａ－３、１０３ａ－１およびＣチャネル１０３ａ－２は、衛星１００２ａのＱチャネル１０３ａ－３、１０３ａ－１およびＣチャネル１０３ａ－２にそれぞれ結合される。この例では、ＱＫＤリンク１０３ａは、２つの一方向光学的フリースペース量子チャネル１０３ａ－１および１０３ａ－３（Ｑチャネル）および双方向クラシックチャネル１０３ａ－２（Ｃチャネル）（例えば、衛星無線通信チャネル）から構成され得る双方向量子チャネルを含むように示されており、ＱＫＤリンク１０３ａは、コントローラ１１０によってエンドポイントデバイス１００４ａに割り当てられる。したがって、衛星１００２ａのＱＫＤリンク装置１０２のコントローラ１１０によってエンドポイントデバイス１０４ａに割り当てられたＱＫＤリンク１０３ａは、確立されると、ＱＫＤプロトコルの実行中に、または何らかの理由で、ＱＫＤリンク１０３ａのＱチャネル１０３ａ－１／１０３－３を介して、ＱＣＣ １０６のＱＴＸ／Ｑ－ＲＸまたはＱ－ＲＸ／Ｑ－ＴＸ １００５ａ－１／１００５ａ－３エンドポイントデバイス１００４ａから量子情報を送信および／または受信するための双方向量子チャネル１０３ａ－１および／または１０３ａ－３（Ｑチャネル）を含む。ＱＫＤリンク１０３ａはまた、エンドポイントデバイス１００４ａの衛星１００２ａに割り当てられたＱＫＤリンク装置１０８のＣＴＲＣコンポーネント１０８のＣＴＲＸとエンドポイントデバイス１００４ａのＣＣ１００５ａ－２との間でクラシック情報を送信するための双方向クラシックチャネル１０３ａ－２を含む。したがって、ＱＫＤリンク１０３ａは、衛星１００２ａのＱＫＤリンク装置１０２によって使用することができ、ＱＫＤプロトコルを実行するエンドポイントデバイス１００４ａは、エンドポイントデバイス１００４ａに、ａ）衛星１００２ａから量子情報を受信すること、ｂ）衛星１００２ａに量子情報を送信すること、またはｃ）他のエンドポイントデバイス１００４ｋまたは１００４ｇとの鍵交換の間および／またはその間のセキュアな通信などの間に、衛星１００２ａなどに量子情報を受信し送信することを要求することができる。

【0180】

同様に、衛星１００２ａのＱＫＤリンク装置１０２は、ＱＫＤリンク１０３ｋをエンドポイントデバイス１００４ａに割り当てることができ、ＱＫＤリンク１０３ｋは、衛星１００２ａからエンドポイントデバイス１００４ｋへの一方向量子チャネル１０３ｋ－１（例えば、光学的フリースペース量子チャネル）および／またはエンドポイントデバイス１００４ｋから衛星１００２ａへの一方向量子チャネル１０３ｋ－１（例えば、光学的フリースペース量子チャネル）と、双方向クラシックチャネル１０３ｋ－２（Ｃチャネル）（例えば、衛星無線通信チャネル）とを含んでもよい。これにより、衛星１００２ａのＱＫＤリンク装置１０２のコントローラ１１０は、エンドポイントデバイス１００４ａ、１００４ｋに割り当てられたＱＫＤリンク１０３ａ、１０３ｋを用いて、それらの間によって共有鍵等を安全に交換するＱＫＤプロトコルを実行し、その後、双方向Ｃチャネル１０３ａ－２、１０３ｋ－２上でセキュアな通信を提供することができる。代替的にまたは追加的に、オプションとして、エンドポイントデバイス１００４ａおよび１００４ｋは、衛星１００２ａをバイパスする、異なるまたは追加の双方向クラシックチャネル１００８を確立することができる。

【0181】

エンドポイントデバイス１００４ａまたは１００４ｋと同様に、衛星１００２ｎのＱＫＤリンク装置１０２は、ＱＫＤリンク１０３ｇをエンドポイントデバイス１００４ｇに割り当てることができ、ＱＫＤリンク１０３ｇは、衛星１００２ｎからエンドポイントデバイス１００４ｇへの一方向量子チャネル１０３ｇ－１（例えば、光学的フリースペース量子チャネル）および／またはエンドポイントデバイス１００４ｇから衛星１００２ｎへの一方向量子チャネル１０３ｇ－３（例えば、光学的フリースペース量子チャネル）と、双方向クラシックチャネル１０３ｇ－２（Ｃチャネル）（例えば、衛星無線通信チャネル）とを含んでもよい。したがって、衛星１００２ｎのＱＫＤリンク装置１０２のコントローラ１１０は、ＱＫＤリンク１０３ｇと、衛星１００２ｎのＱＫＤリンク装置１０２のコントローラ１１０によってエンドポイントデバイスのうちの少なくとも１つ（図示せず）に割り当てられた任意の追加ＱＫＤリンクとを用いて、それらの間によって共有鍵等を安全に交換し、その後、それらの間の双方向Ｃチャネル１０３ｇ－２上でセキュアな通信を提供するＱＫＤプロトコルを実行することができる。代替的にまたは追加的に、オプションとして、エンドポイントデバイス１００４ｇおよび他のエンドポイントデバイスは、共有鍵を用いて、セキュアな通信などのために衛星１００２ｎをバイパスする、異なるまたは追加の双方向クラシックチャネルを確立することができる。

【0182】

双方向クラシックチャネル１００８および／または衛星１００２ａ～１００２ｎをバイパスしてエンドポイントデバイス１００４ａ～１００４ｋ間に確立することができる追加の双方向クラシックチャネルは、一例としてのみ用いることができるが、無線および／または有線通信チャネルに限定されない。光ファイバ通信チャネル（例えば、光ファイバ、ダーク光ファイバなど）対応する無線および／またはラジオ／移動通信チャネル、有線および／または電気通信チャネル、光通信チャネル等、および／または、用途の要件に応じて相互に通信するための任意の他の適切なクラシックまたは非量子的通信チャネルが提供される。

【0183】

さらに、各衛星１００２ａ～１００２ｎは、追加の１つ以上のＱＫＤリンク１０３ｎを介して互いに接続されてもよく、その後、１つ以上の追加のＱＫＤリンク１０３ｎなどを介して一緒に接続された複数の衛星１００２ａ～１００２ｎのメッシュ衛星ネットワークを形成してもよい。例えば、図１ｊを参照すると、衛星１００２ａは、ＱＫＤリンク１０３ｎを介して衛星１００２ｎに接続されているように示されており、ここでは、１つ以上のＱＫＤプロトコルが、衛星１００３ａおよび１００３ｎのＱＫＤリンク装置１０２によって実行されることができ、衛星１００２ａおよび／または１００２ｎのＱＫＤリンク装置１０２のコントローラ１１０によってそれぞれ対応するエンドポイントデバイス１００４ａおよび／または１００４ｋおよび１００４ｇに割り当てられたＱＫＤリンク１０３ａおよび／または１０３ｋおよび１０３ｇを用いて、エンドポイントデバイス１００４ａおよび／または１００４ｋおよび１００４ｇ間で鍵交換を実行するように構成されている。その後、各ＱＫＤリンク１０３ａ、１０３ｋ、および１０３ｇの双方向クラシックチャネル１０３ａ－２、１０３ｋ－２、および１０３ｇ－２は、共有鍵などを用いてエンドポイントデバイス１００４ａ、１００４ｋ、および１００４ｇにセキュアな通信を提供するためにそれぞれ使用されてもよい。代替的にまたは追加的に、オプションとして、エンドポイントデバイス１００４ａ、１００４ｋ、１００４ｇおよび／または任意の他のエンドポイントデバイスは、１つ以上のＱＫＤプロトコルなどの実行中に、それらの間で交換される共有鍵などを用いて、それらの間でセキュアな通信を行うために、衛星１００２ａ～１００２ｎをバイパスする、異なるまたは追加の双方向クラシックチャネルを確立することができる。

【0184】

したがって、衛星ＱＫＤシステム１０００は、図１－１ｉおよび／または図２－６ｂに記載された機能および／またはその組み合わせ、その修正、および／または、本明細書に記載されたように、衛星１００２ａ－１００２ｎのＱＫＤリンク装置１０２を用いて、２以上のエンドポイントデバイス１００４ａ－１００４ｋ間によって共有鍵を交換するための１以上のＱＫＤプロトコルを実装するように構成および／または演算することができる。

【0185】

図２は、図１ａ～ｉを参照して説明したＱＫＤ交換システム１００、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１６５および／または１８０、および／またはＱＣＣ１７０に基づく別の例示的なＱＫＤ交換システム２００を示す概略図である。図１ａ～図１ｉを参照して説明したＱＫＤ交換システム１００、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１６５および／または１８０、および／またはＱＣＣ１７０は、ＱＫＤ交換システム２００の他の特徴に基づいてさらに修正することができる。ＱＫＤ交換システム２００は、複数のＱＫＤリンク２０３ａ２０３ｋ（例えば、光ファイバリンク）を介して、中央リンクパーティによって制御されるＱＫＤリンク装置２０２と、複数のパーティによって制御される複数のエンドポイントデバイス２０４ａ～２０４ｋとを接続するスピンドルスポークモデルに基づいている。各ＱＫＤリンク２０３ａ～２０３ｋは、レガシー／クラシック光通信チャネル（Ｃチャネル）と共有する量子光通信チャネル（Ｑチャネル）を含む。中央リンクパーティのＱＫＤリンク装置２０２は、図１ａ～１ｅを参照して説明したように、ＱＫＤリンク結合手段２１０を介して１つ以上のＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋに接続された量子通信コンポーネント（ＱＣＣ）２０６およびクラシックトランシーバルータコンポーネント（ＣＴＲＣ）２０８を含む。

【0186】

ＱＣＣ ２０６は、ランダムビット発生器２０９と、ａ（例えば、複数の量子送信機２０６ａ－１～２０６ｋ－１）とを含む。光ファイバ量子送信機は、コントローラ／セレクタ２１２に通信可能に接続されている。量子送信機２０６ａ－１～２０６ｋ－１の各々は、複数のエンドポイントデバイス２０４ａ～２０４ｋから異なるエンドポイントデバイスに割り当てられる。ＣＴＲＣ ２０８は、複数のクラシックトランシーバ２０８ａ～２０８ｋ（例えば、光トランシーバ）と、ルータ２０７（例えば、光ファイバルータ）とを含み、ルータ２０７は、コントローラ／セレクタ２１２にも接続されている。複数のクラシックトランシーバ２０８ａ２０８ｋの各々は、複数のエンドポイントデバイス２０４ａ～２０４ｋとは異なるエンドポイントデバイスに割り当てられる。コントローラ２１２は、複数の量子送信機２０６ａ－１～２０６ｋ－１からの量子送信機２０６ａ－１と、複数のクラシックトランシーバ２０８ａ～２０８ｋからのクラシックトランシーバ２０８ａとのマッピングを、複数のエンドポイントデバイス２０４ａ～２０４ｋの各エンドポイントデバイス２０４ａに割り当てて記憶する。複数のエンドポイントデバイス２０４ａ～２０４ｋからの各エンドポイントデバイス２０３ａは、複数のＱＫＤリンク２０３ａ～２０３ｋからＱＫＤリンクを供給または割り当てられる。

【0187】

図１ａ～１ｅを参照して説明したように、各ＱＫＤリンクは、少なくとも１つの一方向量子チャネル（Ｑチャネル）と、少なくとも１つの双方向クラシックチャネル（Ｃチャネル）とを含む。ＱＫＤリンク結合手段２０９は、Ｑチャネルと結合するように構成される。
エンドポイントデバイス２０４ａに割り当てられた各ＱＫＤリンク２０３ａのＣチャネルは、エンドポイントデバイスに割り当てられた量子送信機２０６ａ－１およびクラシックトランシーバ２０８ａに割り当てられる。各エンドポイントデバイス２０４ａの各ＱＫＤリンク２０３ａのＱ－チャネルおよびＣ－チャネルも、各エンドポイントデバイス２０３ａのそれぞれの量子受信機およびクラシックトランシーバにそれぞれ結合される。なお、この例では、各ＱＫＤリンク２０３ａ～２０３ｋは、光ファイバを介して従来／クラシックの光通信チャネルと共有される量子光通信チャネルを含む。この例では、図１ｂを参照して説明したように、各ＱＫＤリンク２０３ａ～２０３ｋは、少なくとも１つの光ファイバを使用し、ＱＫＤリンク結合手段２０９は、各量子送信機２０６ａ－１～２０６ｋ－１および各クラシックトランシーバ２０８ａ２０８ｄをそれぞれのＱＫＤリンク２０３ａ～２０３ｋに結合するための光コンバイナ／スプリッタデバイス２０９ａ～２０９ｋ（または光マルチプレクサ／デマルチプレクサ）を含む。各光コンバイナ／スプリッタデバイス２０９ａは、エンドポイントデバイス２０４ａのＱＫＤリンク２０３ａの光ファイバの一端に、エンドポイントデバイス２０４ａに割り当てられた量子送信機２０６ａ－１およびクラシックトランシーバ２０８ａを結合するように構成され、エンドポイントデバイス２０４ａのＱＫＤリンク２０３ａの光ファイバの他端は、エンドポイントデバイス２０４ａの量子受信機２０５ａ－２およびクラシックトランシーバ２０５ａ－１に結合されているエンドポイントデバイスの光コンバイナ／スプリッタデバイス２０５ａ－３に結合されている。

【0188】

これにより、エンドポイントデバイス２０４ａに割り当てられた量子送信機２０６ａ－１は、光コンバイナ／スプリッタデバイス２０９ａを介してＱＫＤリンク２０３ａの光ファイバのＱチャネルに結合される。同様に、エンドポイントデバイス０２４ａに割り当てられたクラシックトランシーバ２０８ａは、光コンバイナ／スプリッタデバイス２０９ａを介してＱＫＤリンク２０３ａの光ファイバのＣチャネルに結合される。各エンドポイントデバイス２０４ａ～２０４ｋの光コンバイナ／スプリッタデバイス２０５ａ－３～２０５ｋ－３は、エンドポイントデバイス２０４ａに割り当てられたＱＫＤリンク２０３ａのＱチャネルから各エンドポイントデバイス２０４ａの各量子受信機２０５ａ－１（例えば、光ファイバ量子受信機）に量子送信を導くために各エンドポイントデバイス２０４ａによって制御される。さらに、各エンドポイントデバイス２０４ａ～２０４ｋの光コンバイナ／スプリッタデバイス２０５ａ－３～２０５ｋ－３は、各エンドポイントデバイス２０４ａによって制御され、各エンドポイントデバイスに割り当てられたＱＫＤリンク２０３ａ上のクラシック送信を各エンドポイントデバイスのそれぞれのクラシックトランシーバ２０５ａ－２（例えば、従来の光ファイバ送信機および受信機）に向けて／から向ける。鍵の配分方法、通信プロトコルなどの多くの詳細は、量子鍵配布および衛星ＱＫＤの標準的な従来技術であるため、省略されている。しかしながら、ＱＫＤリンク装置２０２と、ＱＫＤリンク２０３ａ～２０３ｋを介してＱＫＤリンク装置２０２に接続されたエンドポイントデバイス２０４ａ～２０４ｋとを有するＱＫＤ交換システム２００は、コントローラ１１０および／または２１２の演算、および／または、図１ａ～１ｅを参照して説明されたＱＫＤ交換プロセスおよび／または本明細書で説明されたＱＫＤ交換プロセスに基づいて演算することができる。

【0189】

本質的には、ＱＣＣ ２０６およびＣＴＲＣ ２０８は、例えば、ランダムビット発生器２０４を用いて１つ以上の鍵（またはランダム量子ビット）を生成するなどのＱＫＤプロトコル演算を実行するためにコントローラ／セレクタ２１２によって制御される。エンドポイントデバイス２０４ａ－１～２０４ｋのうちの１つに割り当てられた量子送信機２０６ａ－１を選択し、ＱＫＤ演算中にエンドポイントデバイス２０４ａ－１～２０４ｋ－１のうちの１つのために生成された鍵を、選択された量子送信機２０６ａ－１により、エンドポイントデバイス２０４ａ－１～２０４ｋ－１のＱＫＤリンクのＱチャネル上で送信するように指示する。ＱＫＤプロトコルが必要である場合、１つ以上のエンドポイントのそれぞれのＱＫＤリンク２０３ａ～２０３ｋのクラシックチャネルを用いて中間鍵情報および／またはクラシック情報を送信および／または交換するために、１つ以上のエンドポイントに割り当てられたレガシートランシーバ２０８ａ～２０８ｋのうちの１つ以上を選択する。他のエンドポイントデバイス２０４ｂ～２０４ｋとの間でＱＫＤプロトコルが完了すると、量子鍵交換／ＱＫＤ鍵交換等を行った後、エンドポイントデバイス２０４ａ～２０４ｋのＱＫＤリンク２０３ａ～２０３ｋのクラシックチャネル上でクラシック送信をルーティングし、交換された鍵等を用いてクラシックチャネルを保護したセキュアな通信を行う。ＱＫＤプロトコルは、例えば、ＢＢ８４プロトコルおよび／またはＢＢ８４プロトコルの誘導体、例えば、２０１９年１１月８日に提出された「量子鍵配布プロトコル」というタイトルのＧＢ特許出願番号１９１６３１１．２に記載されたＢＢ８４プロトコルの修正バージョンなど、ＢＢ８４プロトコルファミリーを含んでもよいが、これに限定されるものではなく、任意のタイプのＱＫＤプロトコルを用いて、量子符号化された鍵を交換および／または送信し、鍵対をエンドポイントデバイス２０４ａ～２０４ｋにリンクすることができる。これらの量子送信および／またはクラシック送信は、同時または逐次的に発生することができる。

【0190】

例えば、ＱＫＤリンク装置２０２は、ＱＫＤ鍵対のマッチングに基づいて第１ＱＫＤプロトコルを実行するように中央リンクパーティによって構成されてもよく、ＱＫＤリンク装置２０２は、パーティの１つのエンドポイントデバイス２０４ａのＱＫＤ鍵を用いて第２パーティの第２エンドポイントデバイス２０４ｂの鍵を暗号化し、暗号化された鍵を第２パーティの第２エンドポイントデバイス２０４ｂに送信し、第２エンドポイントデバイス２０４ｂは第１パーティの鍵のコピーを取得するために解読する。これにより共有鍵が生成される。このプロセスは、衛星ＱＫＤのための鍵対を一致させるためのプロセスに基づいてもよいが、地上ＱＫＤのためには、各パーティのエンドポイントデバイス２０４ａ～２０４ｋへの永続的な接続が存在し、これは同時に送信を可能にすることができ、中央リンクパーティのＱＫＤリンク装置２０２が鍵を長時間記憶する必要もない。ＱＫＤリンク装置２０２はペアリング後すぐに鍵を削除することができ、これにより、ＱＫＤリンク装置２０２のハードウェアに物理的にアクセスして鍵を抽出する危険性をさらに排除することができる。

【0191】

好ましい実施形態では、ＱＫＤリンク装置２０２がＢＢ８４プロトコルの送信側デバイスとして機能し、パーティの２つ以上のエンドポイントデバイス２０４ａ～２０４ｋがＢＢ８４プロトコルの受信者デバイスとして機能するＢＢ８４プロトコルの修正バージョンであって、（送信側デバイス／中間デバイスとして機能する）ＱＫＤリンク装置が、対応するエンドポイントデバイス２０４ａ～２０４ｋ（例えば、受信者デバイス）間で交換される結果共有ＱＫＤ鍵を導き出すのに十分な情報を持たないように、ＢＢ８４プロトコルが変更される。ＢＢ８４プロトコルのこのような修正バージョンを用いて、量子部分符号化鍵を生成／送信し、中央リンクパーティのＱＫＤリンク装置２０２が最終的に合意された鍵を知らないように鍵対をリンクすることができ、それによって、ＱＫＤリンク装置２０２および／または中央リンクパーティがエンドポイントデバイス２０４ａ～２０４ｋおよびその制御パーティを介して必要とする信頼レベルを低下させることができる。

【0192】

実際には、量子鍵生成およびマッチングとＱＫＤリンク装置２０２の従来の通信との間で、ＱＫＤリンク装置２０２内の情報分離のいくつかを示す必要がある。そうでない場合、理論的には、元の完全鍵を従来の通信に関連付け、鍵値を導出することができる。ＱＫＤリンク装置のサブシステムの従来の分割と量子鍵を扱うコア要素の物理的保護、およびファイアウォール／モニタの使用は、このような危険を防ぐのに十分な確保を提供するべきである。

【0193】

中央リンクパーティのＱＫＤリンク装置２０２は、すべてのハードウェアコンポーネントを複製する必要がないように、その演算を順次実行するように構成されてもよい。例えば、ランダム発生器２１４は、例えば単一のＱＫＤＲＮＧであってもよく、これらに限定されるものではなく、量子送信機２０６ａ－１～２０６ｋ－１の各々は、微弱パルス源（ＦＰＳ）ユニットを用いて実装されてもよい。微弱パルス源設計の発展は最終的に、量子送信機２０６ａ－１～２０６ｋ－１のうちの１つを形成することができる、例えば４つの整合レーザダイオードを有するが、これらに限定されない集積パッケージ内で光子を生成する小型で安価な大量生産装置をもたらす。このようなパッケージは、電子スイッチ／セレクタ２１０を介して単一のＲＮＧ２１４および高速電子装置に接続することができ、それにより、ＱＫＤリンク装置２０２のハードウェアのコストおよびサイズを削減することができる。この方法は、ランダムビット発生器２１４（および他の高速電子装置）がコントローラおよび電子セレクタ２１２にリンクされた図２に示すことができる。コントローラおよびセレクタ２１２は、コントローラ２１２からの電子駆動信号を結合して、どの光量子送信機２０６ａ－１～２０６ｋ－１を使用するかを選択するように構成されている。ＱＫＤリンク手段２０９は、光コンバイナ／スプリッタデバイス２０９ａ～２０９ｋを含み、各光コンバイナ／スプリッタデバイス２０９ａは、エンドポイントデバイス２０４ａに割り当てられた量子送信機２０６ａ－１と、エンドポイントデバイス２０４ａに割り当てられたそれぞれのクラシックトランシーバ２０８ａとに接続され、量子送信機２０６ａ－１（例えば、光ファイバ量子送信機）とクラシックトランシーバ２０８ａ（例えば、光ファイバ量子送信機）とを結合する。従来の光ファイバ送信機および受信機）は、エンドポイントデバイス２０４ａのＱＫＤリンク２０３ａの少なくとも１つの光ファイバのＱチャネルおよびＣチャネルにそれぞれ接続される。各エンドポイントデバイス２０４ａ～２０４ｋの光コンバイナ／スプリッタ２０５ａ－３～２０５ｋ－３は、ＱＫＤリンク２０３ａ～２０３ｋ上の量子送信をそれぞれの量子レシーバ２０５ａ－１～２０５ｋ－１（例えば、光ファイバ量子レシーバ）に向け、および／またはＱＫＤリンク２０３ａ～２０３ｋ上のクラシック送信をそれぞれのクラシックトランシーバ２０５ａ－２～２０５ｋ－２（例えば、従来の光ファイバ送信機およびレシーバ）に向けて向けられるように制御される。鍵の配分方法、通信プロトコルなどの多くの詳細は、量子鍵配布および衛星ＱＫＤの標準的な従来技術であるため、省略されている。しかしながら、ＱＫＤリンク２０３ａ～２０３ｋによって接続されたＱＫＤリンク装置２０２およびエンドポイントデバイス２０４ａ～２０４ｋを有するＱＫＤ交換システム２００は、図１ａ～１ｅを参照して説明したように、および／または本明細書で説明したように演算することができる。

【0194】

図２のＱＣＣコンポーネント２０６は、エンドポイントデバイス２０４ａ～２０４ｋの１つ以上のＱＫＤリンク２０３ａ～２０３ｋの量子チャネル上で量子送信を可能にするために、複数の量子送信機またはＱ－ＴＸ（ｓ）２０６ａ－１～２０６ｋ－１を含むように記述されたが、ＱＣＣコンポーネント２０６は、１つ以上の量子受信機（Ｑ－ＲＸ（ｓ））を含むようにさらに修正されてもよく、ＱＫＤリンク２０３ａ～２０３ｋのうちの１つ以上は、それぞれ、一方向または双方向の量子チャネル（例えば、ＱＫＤリンク２０３ａ～２０３ｋのうちの１つ以上）を含むように構成され、光ファイバは、ＱＫＤリンク装置２０２の１つ以上のＱ－ＲＸに結合され、それぞれのエンドポイントからＱＫＤリンク装置２０２への量子送信を受信するために使用され、それらの間で実装されるＱＫＤプロトコルに従って必要とされることがある。前述したように、これは、ＱＫＤリンク装置２０６への量子情報の送信をエンドポイントが必要とする追加のＱＫＤプロトコルをＱＫＤリンク装置２０６および対応するエンドポイントによって実現することを可能にし、各エンドポイントは、追加のＱＫＤプロトコルなどの演算中および／または用途要件に従って、それぞれのＱＫＤリンクの量子チャネル上でＱＫＤリンク装置２０２へ量子情報を送信するためのＱ－ＴＸを含んでもよい。

【0195】

図３ａは、路側キャビネット３０２内にＱＫＤリンク装置１０２が配置されたＱＫＤ交換システム３００の一例を示す概略図である。ＱＫＤリンク装置１０２は、図１ａ～２を参照して説明したＱＫＤリンク装置１０２または２０２、それらの変更、組み合わせ、および／または本明細書で説明したおよび／または用途要件に基づいてもよい。単純化のために、図１～図１のｅまたは図２で使用される参照符号は、図３ａと類似または同一のコンポーネントの一例としてのみ使用されてもよい。これは、ＱＫＤリンク装置１０２および／またはＱＫＤ交換システム３００を展開するための多くの方法の１つであり、各住戸またはオフィス３０４ａ～３０４ｊまたは交換機３０６は、エンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋを用いてＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋを介して路側キャビネット３０２にリンクされ、エンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｊからのトラフィックは、その後、ＱＫＤリンク１０３ｋを介してエンドポイント１０４ｋを有するスイッチ／交換センター３０６に送り返される。この例では、路側キャビネット３０２から、家庭／オフィス３０４ａ～３０４ｊのパーティ（例えば、家の所有者、オフィススタッフなど）によって制御されるエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｊ、および交換機３０６への光ファイバを通るポイントツーポイント光パスが存在することができる。路側キャビネット３０２は、ＱＣＣ １０６（例えば、量子送信機１０６ａ－１～１０６ｋ－１）およびＣＴＣＲ１０８（例えば、従来の光ファイバルータおよび光トランシーバ１０８ａ～１０８ｋ）を含む。

【0196】

単純化のために、図３ａと類似または同一のコンポーネントのみに、図１Ａ～２で使用される参照符号を一例として使用されてもよい。ＱＫＤ交換システム３００は、ＱＫＤリンク装置１０２が路側キャビネット３０２などの公共空間内に配置された、図１Ａ～２を参照して説明されたＱＫＤ交換システム１００、１２０、１３０、１６０、２００および／またはＱＣＣ １４０と同じまたは同様の機能を含み、および／または実行することができる。この例では、ＱＫＤリンク装置１０２は、図１ａ～２のいずれかを参照するか、その変形、それらの組み合わせを参照するか、および／または、本明細書で説明するように、ＱＣＣ １０６、ＣＴＣＲ１０８、およびＱＫＤリンク結合手段２１０を含む。ＱＫＤリンク装置１０２は、ＱＫＤプロトコル等に基づいて、ＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋを介して、家庭／オフィス３０４ａ～３０４ｋ内のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋとの間で、量子的に安全またはセキュアな通信を提供するように構成されている。この例では、ＱＫＤ交換システム３００は、複数の家庭／オフィス３０４ａ～３０４ｊを含み、各家庭／オフィス３０４ａ～３０４ｊは、図１Ａ～２を参照して説明したように演算することができる、それぞれのエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｊのうちの１つを有する。各家庭／オフィス３０４ａ～３０４ｊは、エンドポイントデバイスのうちの少なくとも１つ１０４ａ～１０４ｊを含み、各エンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｊは、対応するＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｊ（例えば、光ファイバリンク）を介してＱＫＤリンク装置１０２のＱＫＤリンク結合手段２１０に結合される。家庭／オフィス３０４ａ～３０４ｊの各エンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｊは、それぞれのＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｊに結合された量子受信機および光ファイバＩＰルータを含んでもよい。路側キャビネット３０２のＱＫＤリンク装置１０２と家庭／オフィス３０４ａ～３０４ｊとの間の各ＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｊの通信媒体は、少なくとも１本の光ファイバであってもよい。さらに、この例では、ＱＫＤ交換システム３００は、図１ａ～２を参照して説明したエンドポイントデバイス構成に従ってエンドポイントデバイス１０４ｋを有する交換機３０６へのＱＫＤリンク１０３ｋ上のバックホールを含む。交換機３０６のエンドポイントデバイス１０４ｋは、量子受信機および光ファイバＩＰルータを含んでもよい。交換機３０６は、エンドポイントデバイス１０４ｋからＱＫＤリンク１０３ｋ（例えば、キャビネットへの光ファイバ上のＱＫＤ／データリンク（ＦＴＴＣ））を介して路側キャビネット３０２内のＱＫＤリンク装置１０２内のＱＫＤリンク結合手段２１０に結合される。これにより、交換機３０６のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋと家庭／オフィス３０４ａ～３０４ｊ等との間でＱＫＤ鍵やグループ鍵等を交換するためのＱＫＤリンク装置１０２および適切なＱＫＤプロトコルを用いることができ、ＱＫＤネットワークの一部を形成することができる交換機３０６と家庭／オフィス３０４ａ～３０４ｊと路側キャビネット３０２との間で量子的に安全またはセキュアな通信を実現することができるので、これらの間で量子的に安全またはセキュアな通信を実現することができる。

【0197】

その他の展開は、例えば、１）ＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋの各々の通信媒体を、各エンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋへの量子通信およびクラシック通信のための独立した光ファイバとすることを含んでもよいが、これに限定されない。これは、より多くの光ファイバを使用するためのコストを増加させる可能性があるが、このような実施は、追加の光コンバイナ／スプリッタユニット等の需要を最小化または回避する。２）結合された量子ハブと、光コンバイナ／スプリッタユニットを内蔵する従来のハブとを有し、結合された量子ハブは、接続にとってより便利かもしれないが、個々のコンポーネントの安全な分離を検証することをより困難にする。および／または、３）複数のバックホールＱＫＤリンクを提供することができ、交換機３０６は、クラシック通信に対してより大きな帯域幅を提供することができるが、他のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋから特別に扱わない。

【0198】

図３ｂは、路側キャビネット３０２内にＱＫＤリンク装置１０２を有するＱＫＤ交換システム３１０の他の例を示す概略図である。この構成は、図３ａの構成と同様であるが、エンドポイントデバイス１０４ｋを有する交換機３０６内またはその近傍のＱＫＤ光地上受信機（ＯＧＲ）端末３０８へのリンクを含む。

【0199】

図３ｃは、路側キャビネット３０２と交換機３０６との間で分離されたＱＫＤリンク装置１０２の機能を有するＱＫＤ交換システム３２０の別の例を示す概略図である。ＱＫＤ交換システム３２０は、図１ａ～３ｂを参照するように、ＱＫＤ交換システム１００、１２０、１３０、１６０、２００、３００、３１０および／またはＱＣＣ １４０をさらに修正してもよく、それらの変更、それらの組み合わせ、および／または本明細書で説明するように、ＱＫＤ交換システム１００、１２０、１３０、１６０、２００、３００、３１０および／またはＱＣＣ １４０を修正してもよい。
単純化のために、図１Ａ～３ｂで使用される参照符号は、図３ｃと類似または同一のコンポーネントのみを例として使用されてもよい。ＱＫＤ交換システム３２０は、図１ａ～３ｂを参照して説明したＱＫＤ交換システム１００、１２０、１３０、１６０、２００、３００、３１０および／またはＱＣＣ １４０と同じまたは同様の機能を実行することができるが、ＱＫＤリンク装置１０２は、交換機３０６と路側キャビネット３０２との間で分離されている。この例では、ＱＫＤリンク装置１０２は、図１ｅを参照して説明したように、交換機３０６内で演算する第１ＱＫＤコンポーネント１６２と、路側キャビネット３０２内で演算する第２ＱＫＤコンポーネント１６４とに分割される。交換機３０６内のＱＫＤリンク装置１０２の第１ＱＫＤコンポーネント１６２は、図１ａ～３ｂを参照して説明したように、ＱＣＣ １０６を含む。路側キャビネット３０２内に配置されたＱＫＤリンク装置１０２の第２ＱＫＤコンポーネント１６４は、図１ａ～３ｃを参照して説明したように、ＣＴＣＲ１０８および／またはＱＫＤリンク結合手段２１０または１６６を含む。ＱＫＤリンク装置１０２は、ＱＫＤプロトコル等に基づくＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋ上のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋと、第１および第２ＱＫＤコンポーネント１６２、１６４およびＱＫＤリンク結合手段２１０／１６６を介して量子的に安全またはセキュアな通信を提供するように構成される。この例では、ＱＫＤ交換システム３２０は、複数の家庭３０４ａ、３０４ｂ～３０４ｊを含み、各家庭３０４ａ～３０４ｊは、図１ａ～３ｂを参照して説明したように演算することができるそれぞれのエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｊのうちの１つを有する。各家庭３０４ａ～３０４ｊは、それぞれのＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｊ（例えば、光ファイバリンク）を介してＱＫＤリンク装置１０２の第２ＱＫＤコンポーネント１６４（および／または第１ＱＫＤコンポーネント１６２）のＱＫＤリンク結合手段２１０／１６６に結合されたエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｊのうちの少なくとも１つを含む。家庭３０４ａ～３０４ｊの各エンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｊは、それぞれのＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｊに結合された量子受信機および光ファイバＩＰルータを含んでもよい。ＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｊの各々の通信媒体は、少なくとも１つの光ファイバとすることができる。また、この例では、ＱＫＤ交換システム３２０は、図１ａ～図３ｂを参照して説明したエンドポイントデバイス１０４ｋを有するＯＧＲ ３０８を含む。ＯＧＲ ３０８のエンドポイントデバイス１０４ｋは、量子受信機および光ファイバＩＰルータを含んでもよい。ＯＧＲ ３０８は、エンドポイントデバイス１０４ｋからＱＫＤリンク１０３ｋ（例えば、キャビネットへの光ファイバ上のＱＫＤ／データリンク（ＦＴＴＣ））を介して路側キャビネット３０２内のＱＫＤリンク装置１０２の第２ＱＫＤコンポーネント１６４内に配置されたＱＫＤリンク結合手段１６６／２１０に結合される。これにより、ＯＧＲ ３０８と家庭３０４ａ～３０４ｊ等のエンドポイントデバイスとの間でＱＫＤ鍵、グループ鍵等を交換するためのＱＫＤリンク装置１０２および適切なＱＫＤプロトコルを使用することができ、ＯＧＲ ３０８、交換機３０６、家庭３０４ａ～３０４ｊおよび路側キャビネット３０２の間で、ＱＫＤネットワークの一部を形成することができる量子的に安全またはセキュアな通信を実現することができるので、これらの間で量子的に安全またはセキュアな通信を実現することができる。

【0200】

図３ａ～３ｃのいずれか１つのＱＣＣコンポーネント１０６は、エンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋの１つ以上のＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋの量子チャネル上で量子送信を可能にするための複数の量子送信機またはＱ－ＴＸを含むように記述することができるが、図３ａ～３ｃのいずれか１つのＱＣＣコンポーネント１０６は、さらに、１つ以上の量子受信機（Ｑ－ＲＸ）を含むように修正することができ、ＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋの１つ以上のＱＫＤリンク１０３ａ～各エンドポイントからＱＫＤリンク装置１０２への量子送信は、それらの間で実装されるＱＫＤプロトコルに従って必要とされる場合がある。前述したように、これは、ＱＫＤリンク装置１０２のＱＣＣコンポーネント１０６への量子情報の送信をエンドポイントが必要とする追加のＱＫＤプロトコルをＱＫＤリンク装置１０２および対応するエンドポイントによって実現することを可能にし、各エンドポイントは、追加のＱＫＤプロトコルなどの演算中および／または用途の要件に応じて、それぞれのＱＫＤリンクの量子チャネル上で量子情報をＱＫＤリンク装置１０２に送信するためのＱ－ＴＸを含んでもよい。

【0201】

図４ａは、エンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｊが対応する５Ｇラジオマスト４０４ａ～４０４ｊ内に位置する、５Ｇラジオアクセスネットワーク（ＲＡＮ）システムのための５Ｇ ＱＫＤ交換システム４００の一例を示す概略図である。図４ａのラジオネットワークは５Ｇラジオネットワークとして説明されているが、これは例示にすぎず、本発明はこれに限定されないが、技術者は、図４ａのＱＫＤ交換システム４００が、例えば第２世代（２Ｇおよび／または２．５Ｇ）、第３世代（３Ｇ）、第４世代（４Ｇ）、第５世代（５Ｇ）、第６世代（６Ｇ）、および／またはこれらに限定されない、ラジオネットワーク／電気通信規格および／または他の同等のラジオネットワーク／電気通信規格、その組み合わせ、その変更および／または本明細書に記載されたものなどに基づくあらゆるタイプのラジオ／電気通信ネットワークのためにさらに修正または構成されてもよいことを理解すべきである。ＱＫＤ交換システム４００は、図１ａ～３ｃを参照するように、ＱＫＤ交換システム１００、１２０、１３０、１６０、２００、３００、３１０、３２０、および／またはＱＣＣ １４０をさらに修正してもよく、それらの変更、それらの組み合わせ、および／または本明細書で説明するように、ＱＫＤ交換システム１００、１２０、１３０、１６０、２００、３００、３１０、３２０、および／またはＱＣＣ １４０を修正してもよい。単純化のために、図１ａ～３ｃで使用される参照符号は、図４ａと同様または同一のコンポーネントのみを例として使用されてもよい。５Ｇ ＱＫＤ交換システム４００は、図１ａ～３ｃを参照して説明したＱＫＤ交換システム１００、１２０、１３０、１６０、２００、３００、３１０、３２０と同じまたは同様の機能を実行するように変更することができるが、ＱＫＤリンク装置１０２は、５Ｇ ＲＡＮシステムの分散ユニット（ＤＵ）４０２内に位置する。この例では、５Ｇ ＱＫＤ交換システム４００は、分散ユニット（ＤＵ）４０２と、複数のラジオマストまたはラジオユニット（ＲＵｓ）４０４ａ～４０４ｊと、集中ユニット（ＣＵ）４０６とを含む。ラジオマストまたはＲＵ ４０４ａ～４０４ｊ（例えば、ＲＵ１、ＲＵ２、および／またはＲＵｋ）は、複数の移動体ユニット４０８ａ～４０８ｐにサービスするように構成される。ＤＵ ４０２は、図１ａ～３ｃを参照して説明したように、ＱＣＣ １０６、ＣＴＣＲ１０８、およびＱＫＤリンク結合手段１６６／２１０を含むＱＫＤリンク装置１０２を有する交換機３０６を含む。ＱＫＤリンク装置１０２は、交換機３０６内に配置され、ＱＫＤプロトコルに基づく量子的に安全またはセキュアな通信をＣＵ ４０６およびＲＵ ４０４ａ～４０４ｊに提供する。各ＲＵ ４０４ａ～４０４ｊは、ＱＫＤリンク結合手段１６６／２１０を介して、それぞれのＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｊ（例えば、光ファイバリンク）を有するＱＫＤリンク装置１０２に結合されたエンドポイントデバイスのうちの少なくとも１つ１０４ａ～１０４ｊを含む。ＲＵ ４０４ａ～４０４ｊの各エンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｊは、ＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｊに結合された量子受信機および光ファイバＩＰルータを含んでもよい。ＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｊの各々の通信媒体は、少なくとも１つの光ファイバとすることができる。ＣＵ ４０６は、ＯＧＲ ３０８と、図１ａ～３ｃを参照して説明したエンドポイントデバイス構成のエンドポイントデバイス１０４ｋとを含む。ＯＧＲ ３０８のエンドポイントデバイス１０４ｋは、量子受信機および光ファイバＩＰルータを含んでもよい。ＣＵ ４０６は、ＯＧＲ３０６のエンドポイントデバイス１０４ｋを介して、ＤＵ ４０２の交換機３０６内に配置されたＱＫＤリンク１０３ｋ（例えば、キャビネットへの光ファイバ上のＱＫＤ／データリンク（ＦＴＴＣ））を介して、ＤＵ ４０２のＱＫＤリンク結合手段１６６／２１０に結合され、ＤＵ ４０２のＱＫＤリンク装置１０２に結合される。これにより、ＱＫＤリンク装置１０２と、ＱＫＤネットワークの一部を形成することができるノード、エンティティ、ネットワークノード／エンティティ、ＣＵ、ＤＵ、ＲＵのコンポーネント間でＱＫＤ鍵、グループ鍵等を交換するための適切なＱＫＤプロトコルとを用いて、ＱＫＤネットワークの一部を形成することができる。５Ｇ ＲＡＮシステムのＣＵ、ＤＵ、ＲＵにおいて、量子的に安全またはセキュアな通信を実現することができ、これにより、これらの間で量子的に安全またはセキュアな通信を実現することができる。したがって、ＱＫＤ交換システム１００は、例えば、５Ｇ ＲＡＮシステムなどのコア通信ネットワークのセキュリティ機能を強化するために使用され得るが、これに限定されない。

【0202】

図４ａのＱＣＣコンポーネント１０６は、エンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋの１つ以上のＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋの量子チャネル上で量子送信を可能にするための複数の量子送信機またはＱ－ＴＸを含むように記述することができるが、図４ａのＱＣＣコンポーネント１０６は、１つ以上の量子受信機（Ｑ－ＲＸ）を含むようにさらに修正することができ、ＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋのうちの１つ以上は、それぞれ、一方向または双方向の量子チャネル（例えば、ＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋのうちの１つ以上）を含むように構成されてもよい。光ファイバは、ＱＫＤリンク装置１０２のＱＣＣコンポーネント１０６の１つ以上のＱ－ＲＸに結合され、それぞれのエンドポイントからＱＫＤリンク装置１０２への量子送信を受信するために使用され、それらの間で実装されるＱＫＤプロトコルに従って必要とされることがある。前述したように、これは、ＱＫＤリンク装置１０２のＱＣＣコンポーネント１０６への量子情報の送信をエンドポイントが必要とする追加のＱＫＤプロトコルをＱＫＤリンク装置１０２および対応するエンドポイントによって実現することを可能にし、各エンドポイントは、追加のＱＫＤプロトコルなどの演算中および／または用途の要件に応じて、それぞれのＱＫＤリンクの量子チャネル上で量子情報をＱＫＤリンク装置１０２に送信するためのＱ－ＴＸを含んでもよい。

【0203】

図４ａのラジオネットワークは５Ｇラジオネットワークとして説明されているが、これは例示にすぎず、本発明はこのような限定を受けず、技術者は、図４ａのＱＫＤ交換システム４００が、例えば第２世代（２Ｇおよび／または２．５Ｇ）、第３世代（３Ｇ）、第４世代（４Ｇ）、第５世代（５Ｇ）、第６世代（６Ｇ）、および／またはラジオネットワーク／電気通信規格および／または他の同等のラジオネットワーク／電気通信規格、その組み合わせ、その変更および／または本明細書に記載されたものなどに基づくが、これらに限定されないあらゆるタイプのラジオ／電気通信ネットワークのためにさらに修正または構成されてもよいことを理解すべきである。

【0204】

図４ｂは、ＱＫＤリンク装置１０２が衛星地上局または光地上受信機（ＯＧＲ）エンドポイントデバイス１００４ａに位置する衛星ＱＫＤ交換システム４１０の一例を示す概略図である。ＱＫＤ交換システム４１０は、図１ａ～４ａを参照するように、ＱＫＤ交換システム１００、１２０、１３０、１６０、１０００、２００、３００、３１０、３２０、４００、および／またはＱＣＣ １４０をさらに修正してもよく、その修正、その組合せ、および／または本明細書で説明するように、ＱＫＤ交換システム１００、１２０、１３０、１６０、１０００、２００、３００、３１０、３２０、４００、および／またはＱＣＣ １４０を修正してもよい。単純化のために、図１のａ～４ａで使用されている符号は、図４ｂと類似または同一のコンポーネントのみに一例として使用されてもよい。特に、図１ｊで使用されるＱＫＤ衛星システム１０００の符号は、例として、図４ｂと類似または同一のコンポーネントのみに使用されてもよい。この例では、ＱＫＤリンク装置１０２は、図１ｊを参照して説明したように衛星１００２ａ～１００２ｋ内に実装されるのではなく、衛星またはエンドポイントデバイス１００２ａ～１００２ｋおよび４１４がそれぞれＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋおよび１０３１を介して地上局エンドポイントデバイス１００４ａに接続される地上局エンドポイントデバイス１００４ａ内に配置される。衛星エンドポイントデバイス１００２ａ～１００２ｋは衛星であり、エンドポイントデバイス４１４は、オフィスビル４１６内に配置された少なくとも１つの量子受信機を有するエンドポイントデバイスである。衛星ＱＫＤ交換システム４１０は、図１ａ～４ａを参照して説明したＱＫＤ交換システム１００、１２０、１３０、１６０、１０００、２００、３００、３１０、３２０、および４００と同じまたは同様の機能を実行することができるが、ＱＫＤリンク装置１０２は地上局エンドポイントデバイス１００４ａ内に位置する。

【0205】

図４ｂは、エンドポイントデバイス１００４ａ（例えば、通信システム１００４）を示している。ＯＧＲ）は、ＱＫＤリンク装置１０２を有し、複数の衛星エンドポイント１００２ａ～１００２ｋとオフィス４１６のエンドポイントデバイス４１４との間で鍵を共有するリンク局として機能する。エンドポイントデバイス１００４ａのコントローラ１１０によって実行されるＱＫＤプロトコルのタイプに応じて、ＢＢ８４ ＱＫＤプロトコルがあまり信頼されていないノードまたは信頼されていないノードに対して実行される場合、エンドポイントデバイス１００４ａは、図５ｂ～５ｄを参照して説明された、および／または、本明細書で説明されたようなＱＫＤプロトコルのうちの１つ以上が、オフィス４１６の１つ以上のエンドポイント衛星１００２ａ～１００２ｋおよび／またはエンドポイントデバイス４１４間によって共有鍵を交換するために実行される場合、エンドポイントデバイス１００４ａは、エンドポイント衛星１００２ａ～１００２ｋおよび／またはエンドポイントデバイス４１４間によって共有鍵を交換するために実行され、したがって、ＯＧＲ １００４ａは、エンドポイント衛星１００２ａ～１００２ｋおよび／またはエンドポイントデバイスを知っていない。エンドポイントＯＧＲ １００４ａに位置するＱＫＤリンク装置１０２を有することにより、ＱＫＤリンク装置１０２は、衛星エンドポイント１００２ａ～１００２ｋの間で鍵を共有することを可能にする１つ以上のＱＫＤプロトコルを実行することができる。

【0206】

ＯＧＲエンドポイントデバイス１００４ａの地上局は、ＱＫＤリンク装置１０２を備えており、ＱＫＤリンク装置１０２は、図１～図４を参照して説明したように、ＱＣＣ １０６、ＣＴＲＣ １０８、およびコントローラ１１０を含む。ＱＫＤリンク装置１０２は、ＯＧＲエンドポイント１００４ａ内に配置され、オフィス４１６の衛星エンドポイント１００２ａ～１００２ｋおよびエンドポイント４１４に、ＱＫＤプロトコルに基づく量子的に安全またはセキュアな通信を提供する。オフィス４１６の衛星エンドポイント１００２ａ～１００２ｋおよび／またはエンドポイントデバイス４１４の各々は、ＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋおよび１０３１を介して地上局のＱＫＤリンク装置１０２またはＯＧＲエンドポイントデバイス１００４ａに割り当てられ結合される。衛星１００２ａ～１００２ｋをエンドポイントデバイス１００４ａに接続するＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋは、ＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋのＱチャネルのための光学的フリースペースチャネル（または他の適切な量子チャネル）と、対応するＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋのＣチャネルのための衛星無線通信チャネル（または他の適切なクラシックチャネル）とを含んでもよい。オフィス４０６のエンドポイント４１４をＯＧＲエンドポイント１００４ａに接続するＱＫＤリンク１０３Ｉは、エンドポイント４１４のＱＫＤリンク１０３１のＱチャネルおよびＣチャネルに割り当てられた光ファイバチャネルを含んでもよい。衛星エンドポイントデバイス１００２ａ～１００２ｋおよびエンドポイントデバイス４１４の各々は、ＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋおよび／または１０３１を介して衛星エンドポイントデバイス１００２ａ～１００２ｋおよび／またはエンドポイントデバイス４１４、ならびにＯＧＲエンドポイント１００４ａのＱＫＤリンク装置１０２とともに実装されるように設計されたＱＫＤプロトコルのタイプに依存して、適切な量子受信機および／または量子送信機を含んでもよい。従って、ＱＫＤリンク１０２、ＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋおよび１０３Ｉ、ならびにエンドポイントデバイス１００４ａと衛星エンドポイント１００２ａ～１００２ｋおよびオフィス４１６のエンドポイントデバイス４１４との間でＱＫＤ鍵、グループ鍵などを交換するための適切なＱＫＤプロトコルを用いて、ＱＫＤネットワークの一部を形成することができるオフィス４１６の衛星エンドポイントデバイス１００２ａ～１００２ｋおよびエンドポイントデバイス４１４において量子的に安全またはセキュアな通信を実現することができ、したがって、それらの間で量子的に安全またはセキュアな通信を実現することができる。

【0207】

図４ｃは、ＱＫＤリンク装置１０２が衛星１００２ａに位置する衛星ＱＫＤ交換システム４２０の一例を示す概略図であり、衛星１００２ａは、複数のエンドポイントデバイス１００４ａ～１００４ｋおよび１００４ｇを通る軌道経路４２２を追跡する。ＱＫＤ交換システム４２０は、ＱＫＤ交換システム１００、１２０、１３０、１６０、１０００、２００、３００、３１０、３２０、４００をさらに修正することができる。４１０および／またはＱＣＣ １４０は、図１ａ～４ｂを参照して、それらの変更、それらの組合せ、および／または本明細書で説明されているように、通信システム４１０および／またはＱＣＣ １４０である。単純化のために、図１のａ～４ｂで使用される参照符号は、図４のｃと同様または同一のコンポーネントのみを例として使用されてもよい。特に、図１ｊで使用されるＱＫＤ衛星システム１０００の符号は、例として、図４ｃと類似または同一のコンポーネントのみに使用されてもよい。この例では、ＱＫＤリンク装置１０２は、図１ｊを参照して説明したように、エンドポイントデバイス１００４ａ～１００４ｋおよび１００４ｇがそれぞれＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋおよび１０３ｇを介して衛星１００２ａに接続された衛星１００２ａ内に実装される。衛星エンドポイントデバイス１００２ａ～１００２ｋは衛星であり、エンドポイントデバイス４０４は、オフィスビル４０６内に配置された少なくとも１つの量子受信機を有するエンドポイントデバイスである。衛星ＱＫＤ交換システム４１０は、図１のａ～４ａを参照して説明したＱＫＤ交換システム１００、１２０、１３０、１６０、１０００、２００、３００、３１０、３２０、４００と同じまたは同様の機能を実行することができるが、ＱＫＤリンク装置１０２は地上局エンドポイントデバイス１００４ａ内に位置する。

【0208】

図４ｃは、軌道経路４２２をフォローまたは追跡し、複数のエンドポイントデバイス１００４ａおよび１００４ｋ間のＱＫＤリンク装置１０２／ステーションとして使用される同一の衛星１００２ａを示している。エンドポイントデバイス１００４ａおよび１００４ｋは、光地上受信機局とすることができる。時点Ｔ１において、衛星１００２ａは、エンドポイントデバイス１００４ａおよび１００４ｋに割り当てられたＱＫＤリンク１０３ａおよび１０３ｋを介して、エンドポイントデバイス１００４ａおよび１００４ｋとほぼ同時に送信および／または受信することができる。時間Ｔ１の間、衛星１００２ａは、ＱＫＤリンク装置１０２を用いて、それに割り当てられたＱＫＤリンク１０３ａおよび１０３ｋを介してエンドポイントデバイス１００４ａおよび１００４ｋと１つ以上のＱＫＤプロトコルを実行して、それらの間で１つ以上の共有鍵を交換することができ、その後、エンドポイントデバイス１００４ａおよび１００４ｋは、交換された共有鍵を用いてそれらの間でセキュアな通信を実行することができる。さらに、衛星１００２ａがその軌道経路４２２に沿ってさらに追跡するのに伴い、衛星１００２ａは、より遅い時点Ｔ２（例えば、エンドポイントデバイス１００４ａおよび１００４ｋから切断することができる。衛星１００２ａは、範囲外またはエンドポイントデバイス１００４ａおよび１００４ｋの水平線の上を追跡している可能性がある）ので、衛星１００２ａのＱＫＤリンク１０２は、時間Ｔ２において、衛星１００２ａのＱＫＤリンク１０２のコントローラ１１０によって、その割り当てられたＱＫＤリンク１０３ｇを介して範囲内の他のエンドポイントデバイス１００４ｇと接続するために使用されることができ、コントローラ１１０は、エンドポイントデバイス１００４ｇ（ＯＧＲでもよい）および／または衛星１００２ａの対応するＱＫＤリンクに接続された他のエンドポイントデバイス（別のＯＧＲ）を介して、および／または、エンドポイントデバイス１００４ｇとエンドポイントデバイス１００４ａおよび／または１００４ｋとの間によって共有鍵を交換するためのＱＫＤプロトコルを実行するように演算する。後者の場合、エンドポイントデバイス１００４ｇとエンドポイントデバイス１００４ａおよび／または１００４ｋとの間の完全な鍵交換を実行するために、衛星１００２ａの１つ以上の軌道が必要とされる可能性がある。これは、これらのエンドポイントデバイスの１つ以上が衛星１００２ａの範囲外であるからである。

【0209】

衛星１００２ａは、ＱＫＤリンク装置１０２を含み、ＱＫＤリンク装置１０２は、図１ａ～４ｂを参照して説明したように、ＱＣＣ １０６、ＣＴＲＣ １０８、およびコントローラ１１０を含む。ＱＫＤリンク装置１０２は、衛星１００２ａ内に配置され、エンドポイント１００４ａ～１００４ｋおよびエンドポイントデバイス１００４ｇに対して、ＱＫＤプロトコルに基づく量子的に安全またはセキュアな通信を提供する。エンドポイント１００４ａ～１００４ｋおよび／またはエンドポイントデバイス１００４ｇの各々は、ＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋおよび１０３ｇを介して衛星１００２ａのＱＫＤリンク装置１０２に割り当てられて結合される。エンドポイント１００４ａ～１００４ｋおよび１００４ｇを衛星１００２ａに接続するＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋおよび１０３ｇは、ＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋおよび１０３ｇのＱチャネルのための光学的フリースペースチャネル（または他の適切な量子チャネル）と、対応するＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋおよび１０３ｇのＣチャネルのための衛星無線通信チャネル（または他の適切なクラシックチャネル）とを含む。エンドポイントデバイス１００４ａ～１００４ｋおよびエンドポイントデバイス１００４ｇの各々は、ＱＫＤリンク１０３ａ１０３ｋおよび／または１０３ｇを介してエンドポイントデバイス１００４ａ～１００４ｋおよび／またはエンドポイントデバイス１００４ｇ、ならびに衛星１００２ａのＱＫＤリンク装置１０２とともに実装されることを意図されたＱＫＤプロトコルのタイプに依存して、適切な量子受信機および／または量子送信機を含んでもよい。これにより、ＱＫＤリンク装置１０２、ＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋ、１０３ｇ、およびエンドポイントデバイス１００４ａ、１００４ｋおよび／または１００４ｇ間でＱＫＤ鍵、グループ鍵などを交換するための適切なＱＫＤプロトコルを使用することができ、ＱＫＤネットワークの一部を形成することができるエンドポイントデバイス１００４ａ～１００４ｋおよびエンドポイントデバイス１００４ｇにおいて量子的に安全またはセキュアな通信を実現することができ、したがって、これらの間で量子的に安全またはセキュアな通信を実現することができる。

【0210】

この例では、ＱＫＤ交換システム４２０の衛星１００２ａは、複数のエンドポイントデバイス１００４ａ～１００４ｋおよび１００４ｇを通る軌道経路４２２を追跡する。第１時点（例えば、時間Ｔ１）では、衛星１００２ａは、エンドポイントデバイス１００４ａ、１００４ｋを通過し、衛星１００２ａのＱＫＤリンク装置１０２のコントローラ１１０によってそれらに割り当てられたＱＫＤリンク１０３ａ、１０３ｋを介してこれらエンドポイントデバイス１００４ａ、１００４ｋに同時に接続することができる。エンドポイントデバイス１００４ａおよび１００４ｋが、それぞれのＱＫＤリンク１０３ａおよび１０３ｋを介して衛星１００２ａに接続されるとき、ＱＫＤリンク装置衛星１００２ａのコントローラ１１０は、それらに割り当てられたＱＫＤリンク１０３ａおよび１０３ｋを用いてエンドポイントデバイス１００４ａおよび１００４ｋ間によって共有鍵（または時間が許す場合には複数の共有鍵）を交換するためのＱＫＤプロトコルを実行するように構成されてもよい。その後、エンドポイントデバイス１００４ａおよび１００４ｋは、ＱＫＤリンク１０３ａおよび１０３ｋのクラシックチャネル上で衛星１００２ａを介して通信することができる。しかしながら、衛星１００２ａが通過してエンドポイントデバイス１００４ａおよび１００４ｋの範囲を超えているため、交換された共有鍵を用いてそれらの間でセキュアな通信を中継することができない場合、エンドポイントデバイス１００４ａおよび１００４ｋは、衛星１００２ａをバイパスして、共有鍵等を用いてセキュアな通信を行うための個別の通信チャネル４２４を確立することができる。個別の通信チャネル４２４は、共有鍵などを用いてエンドポイントデバイス１００４ａと１００４ｋとの間でセキュアな通信を実行するためにエンドポイントデバイス１００４ａと１００４ｋとの間に確立され得る任意の無線または有線通信チャネルとすることができる。

【0211】

ＱＫＤ交換システム４２０の衛星１００２ａは、その軌道経路４２２を追跡し続けるとき、第２時点（例えば、時間Ｔ２）でエンドポイントデバイス１００４ｇを横切ることができる。衛星１００２ａは、エンドポイントデバイス１００４ｇおよび他のエンドポイントデバイス（図示せず）を経由して、衛星１００２ａのＱＫＤリンク装置１０２のコントローラ１１０により割り当てられたＱＫＤリンク１０３ｇ等を介して、これらエンドポイントデバイスと同時に接続することができる。これらのエンドポイントデバイス１００４ｇおよび他のエンドポイントデバイスが、対応するＱＫＤリンクを介して衛星１００２ａに接続されている場合、衛星１００２ａのＱＫＤリンク装置１０２のコントローラ１１０は、それらに割り当てられたＱＫＤリンクを用いてエンドポイントデバイス１００４ｇと他のエンドポイントデバイスとの間によって共有鍵を交換するためのＱＫＤプロトコルを実行する（または、時間が許す場合には複数の共有鍵を交換する）ように構成されてもよい。その後、エンドポイントデバイス１００４ｇを含むエンドポイントデバイスは、交換された共有鍵を用いて、ＱＫＤリンクのクラシックチャネル上で衛星１００２ａを介して通信することができる。しかしながら、衛星１００２ａが通過し、エンドポイントデバイス１００４ｇを含むエンドポイントデバイスの範囲を超えているため、交換された共有鍵を用いてそれらの間でセキュアな通信を中継することができない場合、エンドポイントデバイスおよびエンドポイントデバイス１００４ｇは、衛星１００２ａをバイパスして、共有鍵等を用いてセキュアな通信を行うための個別の通信チャネル４２４ｂを確立することができる。個別の通信チャネル４２４ｂは、エンドポイントデバイスとエンドポイントデバイス１００４ｇとの間によって共有鍵等を用いてセキュアな通信を実行するために確立され得る任意の無線または有線通信チャネルとすることができる。

【0212】

別の例では、衛星１００２ａのＱＫＤリンク装置１０２は、エンドポイントデバイス１００４ａ、１００４ｋおよび１００４ｇ（および／または他のエンドポイントデバイス）間によって共有鍵を交換するためのＱＫＤプロトコルを実行することができ、衛星１００２ａのコントローラ１１０は、エンドポイントデバイス１００４ａおよび１００４ｋの各々に割り当てられたＱＫＤリンク１０３ａおよび１０３ｋを用いて、時点Ｔ１でエンドポイントデバイス１００４ａおよび１００４ｋ間の初期鍵交換を開始することができる。したがって、衛星１００２ａは、エンドポイントデバイス１００４ａ、１００４ｋの範囲を超えてエンドポイントデバイス１００４ｇの範囲に入る前に、エンドポイントデバイス１００４ａ、１００４ｋに対してできるだけ多くのＱＫＤプロトコルを実行することができる。ＱＫＤ交換システム４２０の衛星１００２ａがその軌道経路４２２に沿って継続している場合、ＱＫＤ交換システム４２０の衛星１００２ａは、その後、第２時点（例えば、時間Ｔ２）、衛星１００２ａのコントローラ１１０は、エンドポイントデバイス１００４ａ、１００４ｋ、１００４ｇ間で１つ以上の共有鍵の鍵交換を実行するために、エンドポイントデバイス１００４ｇと共にＱＫＤプロトコルを実行することができるステップを継続するように構成されている。したがって、ＱＫＤプロトコルの実行中のステップに応じて、衛星１００２ａは、ＱＫＤプロトコルを完了し、エンドポイントデバイス１００４ａ、１００４ｋ、１００４ｇ間で１つ以上の共有鍵が安全に交換されることを確保するために１つ以上の軌道を要求することができる。完了すると、エンドポイントデバイス１００４ａ、１００４ｋ、および１００４ｇは、衛星１００２ａを用いて、ＱＫＤリンク装置１０２を介して、それぞれのＱＫＤリンクを用いて、それらの間のセキュアな通信を中継することができる。代替的にまたは追加的に、エンドポイントデバイス１００４ａ、１００４ｋ、１００４ｇの各々は、交換された共有鍵を用いてそれらの間でセキュアな通信を実行するために、衛星１００２ａをバイパスする１つ以上の通信リンク／チャネル４２４ａ、４２４ｃ、４２４ｄを確立することができる。分離された通信リンク／チャネル４２４ａ、４２４ｃ、４２４ｄは、エンドポイントデバイスとエンドポイントデバイス１００４ｇとの間によって共有鍵等を用いてセキュアな通信を実行するために確立され得る任意の無線または有線通信チャネルとすることができる。

【0213】

さらに、図１ｊに記載されているように、衛星１００２ａは、軌道上の衛星１００２ａを含む複数の衛星を有する衛星ネットワークの一部とすることができ、各衛星１００２ａは、自身の軌道経路４２２をたどる。複数の衛星は、衛星メッシュネットワークを形成するために、複数の衛星上のＱＫＤリンク装置１０２を用いて、複数の衛星間に１つ以上のＱＫＤリンクを確立することができる。したがって、衛星メッシュネットワークは、衛星１００２ａがその軌道経路４２２に従っている間に、エンドポイントデバイス１００４ａ、１００４ｋ、１００４ｇが衛星１００２ａと連絡または通信を維持できる距離を拡張する利点を提供する。すなわち、メッシュネットワークは、ＱＫＤプロトコルの実行中に、衛星１００２ａを介してエンドポイントデバイス１００４ａ、１００４ｋ、１００４ｇ間で通信を送信し、それらの間によって共有鍵を交換することを可能にする。エンドポイントデバイス１００４ａ、１００４ｋ、１００４ｇは、それらの間で交換される共有鍵を用いて、クラシック衛星リンクを介してそれらの間でセキュアな通信を行う衛星メッシュネットワークを使用してもよい。したがって、衛星１００２ａが、時間Ｔ２に、エンドポイントデバイス１００４ａ、１００４ｋの範囲を通過し、エンドポイントデバイス１００４ｇの範囲に入ることができ、その間によって共有鍵を交換するためのＱＫＤプロトコルを実行している場合であっても、衛星１００２ａは、衛星１００２ａとエンドポイントデバイス１００４ａ、１００４ｋ、１００４ｇとの間で通信されるＱＫＤプロトコル・データが安全であることを確保するために、１つ以上の他のＱＫＤプロトコルを用いて、メッシュ衛星ネットワーク内の衛星間に安全なＱＫＤリンクを確立することができる。メッシュネットワーク内の衛星は、ＱＫＤプロトコル・データを暗号化された形で衛星１００２ａのコントローラ１１０に送信するためのパススルー・リンクとして機能することができ、これにより、衛星１００２ａのＱＫＤリンク装置１０２のコントローラ１１０は、衛星１００２ａがエンドポイントデバイス１００４ａ、１００４ｋ、１００４ｇのうちの１つ以上の範囲を通過したか否かにかかわらず、すべてのエンドポイントデバイス１００４ａ、１００４ｋ、１００４ｇとＱＫＤプロトコルを実行することができるようになる。その後、ＱＫＤプロトコルが実行され、各エンドポイントデバイス１００４ａ、１００４ｋ、１００４ｇが１つ以上の共有鍵を交換すると、各エンドポイントデバイス１００４ａ、１００４ｋ、１００４ｇは、共有鍵を用いて衛星メッシュネットワークの衛星リンク上で互いにセキュアな通信を行うことができる。代替的にまたは追加的に、エンドポイントデバイス１００４ａ、１００４ｋ、１００４ｇの各々は、交換された共有鍵を用いてそれらの間でセキュアな通信を実行するために、衛星１００２ａおよび／または衛星メッシュネットワークをバイパスする１つ以上の通信リンク／チャネル４２４ａ、４２４ｃ、４２４ｄを確立することができる。分離された通信リンク／チャネル４２４ａ、４２４ｃ、４２４ｄは、エンドポイントデバイス１００４ａ、１００４ｋとエンドポイントデバイス１００４ｇとの間に確立され得る任意の無線または有線通信チャネルであってもよく、共有鍵などを用いて、エンドポイントデバイス１００４ｇとの間でセキュアな通信を実行することができる。

【0214】

衛星１００２ａおよびそのＱＫＤリンク装置１０２は、エンドポイントデバイス１００４ａ、１００４ｋ、１００４ｇ間によって共有鍵を交換するためにエンドポイントデバイス１００４ａ、１００４ｋ、１００４ｇ間でＱＫＤプロトコルを実行するように記述されているが、これは例示にすぎず、本発明はこれに限定されず、技術者は、衛星１００２ａおよびそのＱＫＤリンク装置１０２は、地理的に分離されているが、本明細書に記載および／または適用上要求されるように、衛星１００２ａの軌道経路４２２または衛星１００２ａが属する衛星メッシュネットワーク内の少なくとも１つ以上の他の衛星の軌道経路が通過する位置に地理的に位置することができる２つ以上のエンドポイントデバイス間で鍵交換を実行することができる。

【0215】

図１ａ～４ｃを参照して上記したように、および／または本明細書で説明したように、図１ａ～４ｃのＱＫＤシステム１００、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１６５、１７０、１８０、２００、３００、３１０、３２０、４００、４１０、４２０のＱＫＤリンク装置１０２または２０２は、量子チャネルおよび各ＱＫＤリンクのそれぞれのクラシック／非量子通信チャネルを用いて、エンドポイントデバイスをＱＫＤリンク装置の各エンドポイントデバイスの各ＱＫＤリンクに通信可能に結合する構成に従って、エンドポイントデバイスおよび／またはＱＫＤリンク装置間で鍵（またはＱＫＤ鍵）を安全に交換するための任意の適切なタイプの鍵交換が可能である。以下では、図１ａ～４ｃの符号は、類似または同一の特徴および／またはコンポーネントについて使用されてもよい。上記したように、各エンドポイントデバイス１０４ａ／２０４ａは、ＱＫＤリンク１０３ａ／２０３ａを有し、ＱＫＤリンク１０２／２０２を介してエンドポイントデバイス１０４ａ／２０４ａを互いにエンドポイントデバイス１０４ｂ／２０４ｂに結合する。したがって、例えば、２つ以上のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋ／２０４ａ～２０４ｋ／１００４ａ～１００４Ｋは、エンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋ／２０４ａ～２０４Ｋ－１００４ＫをＱＫＤリンク装置１０２／２０２に接続するＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋ／２０３ａ～２０３ｋによって提供されるそれぞれの量子チャネルおよびクラシック通信チャネルを用いて、ＱＫＤプロトコルまたは鍵交換プロトコルを実行することができる。したがって、ＱＫＤリンク装置１０２／２０２は、１つ以上のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋ／２０４ａ～２０４ｋ／１００４ａ～１００４ｋとの間で鍵交換のためのＱＫＤプロトコルを実行することを可能にする中間デバイスとして機能することができる。したがって、少なくとも２つのエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋ／２０４ａ～２０４ｋ／１００４ａ～１００４ｋが、同じ暗号鍵を安全に共有するか、または確立／ネゴシエーションすることを確保するために、鍵確立のための任意の適切なまたは安全なＱＫＤプロトコルを実装することができる。ＱＫＤリンク装置１０２／２０２および対応するＱＫＤリンクを利用するエンドポイントデバイス１０４ａ－１０４ｋ／２０４ａ－２０４ｋ／１００４ａ－１００４ｋは、複数のＱＫＤプロトコルを使用することができ、ＱＫＤプロトコルは、ＢｅｎｎｅｔｔおよびＢｒａｓｓａｒｄ １９８４（ＢＢ８４）ＱＫＤプロトコルファミリーからのＱＫＤプロトコルと、ＢＢ８４ ＱＫＤプロトコルと、ここで記載のＢＢ８４修正バージョンと、前記ＱＫＤリンク装置が前記エンドポイントデバイス間で交換された結果ＱＫＤ鍵を導き出すことができないことを確保するように構成されたＢＢ８４プロトコルの修正バージョンと、Ｂｅｎｎｅｔ １９９２（Ｂ９２）ＱＫＤプロトコルと、６状態プロトコル（ＳＳＰ）ＱＫＤプロトコルと、Ｓｃａｒａｎｉ Ａｃｉｎ Ｒｉｂｏｒｄｙ Ｇｉｓｉｎ ２００４（ＳＡＲＧ０４）ＱＫＤプロトコルと、Ｄｏｈｅｒｔｙ Ｐａｒｒｉｌｏ Ｓｐｅｄａｌｉｅｒｉ ２００２（ＤＰＳ０２）ＱＫＤプロトコルと、差動位相シフト（ＤＰＳ）ＱＫＤプロトコルと、Ｅｃｋｅｒｔ １９９１（Ｅ９１）ＱＫＤプロトコルと、コヒーレント一方向（ＣＯＷ）ＱＫＤプロトコルと、Ｋｈａｎ Ｍｕｒｐｈｙ Ｂｅｉｇｅ ２００９（ＫＭＢ０９）ＱＫＤプロトコルと、Ｅｓｔｅｂａｎ Ｓｅｒｎａ ２００９（Ｓ０９）、ＱＫＤプロトコルと、Ｓｅｒｎａ ２０１３（Ｓ１３）ＱＫＤプロトコルと、Ａｂｕｓｈｇｒａ Ｋ Ｅｌｌｅｉｔｈｙ ２０１５（ＡＫ１５）ＱＫＤプロトコルと、任意の１つ以上の他のもつれベースＱＫＤプロトコルと、任意の１つ以上の将来のＱＫＤプロトコルと、ＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋ／２０３ａ～２０３ｋの各々の量子チャネルおよび非量子チャネルを利用することができる他の任意のＱＫＤプロトコルと、少なくとも２つ以上のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋ／２０４ａ～２０４ｋおよび／またはエンドポイントデバイスのうちの少なくとも１つ１０４ａ／２０４ａと第３者、中間パーティ、またはクラウドサービスなどとの間によって共有鍵を確立および／または交換するための任意の他の量子鍵交換プロトコルと、交換される鍵が量子鍵分散鍵に基づいて、および／またはＱＫＤプロトコルがＱＫＤ共有鍵がエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋ／２０４ａ－２０４ｋ等の間で確立される量子安全鍵確立プロトコルであるので量子的に安全またはセキュアな鍵であることができるＱＫＤプロトコルと、、これらの組合せ、それらの変更等、および／または、用途の要件に応じたものに基づく。

【0216】

ＢＢ８４ ＱＫＤプロトコルの使用に加えて、図５ａ～５ｄは、ＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋが各エンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋ／２０４Ｋ－１００４Ａ－１００４Ｋによって使用することができ、ＱＫＤリンク１０２／２０２（例えば、ＱＫＤリンク１０２／２０２ ２０２）は、ＱＫＤプロトコルの終了時に対応するエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋ／２０４Ｋ－１００４Ｋ間で交換される共有鍵または鍵（例えば、最終鍵または合意鍵）を導出することができず、より高いレベルのプライバシー／秘匿性を達成するために、図１ａのＱＫＤリンク１０２ａおよびＢＢ８４ ＱＫＤプロトコルを使用するいくつかの修正をさらに示している。以下では、少なくとも２つ以上のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋ／２０４ａ～２０４ｋ／１００４ａ～１００４ｋは、ＱＫＤリンク１０３ａ１０３ｋを利用し、ＱＫＤリンク１０３ａ１０３ｋは、ＱＫＤリンク１０３ａ１０３ｋは、ＱＫＤリンク１０３ａ１０３ｋのうちのエンドポイントデバイスのうちの少なくとも１つ１０４ａ／２０４ａ／１００４ａおよび／または第３者、中間パーティ、クラウドサービスなどとの間でおよび／または相互に共有鍵を確立および／または交換する。単純化のために、図１ａ～１ｉの符号は、図５ａ～５ｄのＱＫＤプロトコル／プロセスの類似または同一のコンポーネント／特徴を示すために再使用される。図１Ａ～１ｉのＱＫＤ交換システム１００のＱＫＤリンク装置１０２は、図５ａ～５ｄのＱＫＤプロトコル／プロセスに関連して説明されているが、これは例示にすぎず、本発明はこれに限定されず、ＱＫＤプロトコルは、図１Ａ～６ｂを参照して説明されたＱＫＤリンク装置、エンドポイントデバイス、ＱＫＤリンク、および／またはＱＫＤ交換システムのうちのいずれかによって実装および／または使用され、本明細書で説明されたように、および／または用途要件を変更、組み合わせて使用されてもよいことを当業者は理解する。

【0217】

図５ａは、図１ａのＱＫＤ交換システム１００のＱＫＤリンク装置１０２および／または図１ａ～４のいずれかの他のＱＫＤリンク装置またはＱＫＤ交換システムのための例示的なＢＢ８４ ＱＫＤプロトコル／プロセス５００、その変形、その組み合わせ、および／または本明細書で説明されたおよび／または用途要件を示す流れ図である。単純化のために、図５ａのＢＢ８４ ＱＫＤプロトコル／プロセス５００の類似または同一のコンポーネント／特徴を示すために、図１Ａ～１ｉの参照符号が再使用される。この例では、ＱＫＤリンク装置１０２（例えば、Ａｌｉｃｅ）は、コントローラ１１０と、量子通信コンポーネント（ＱＣＣ）１０６と、ＣＴＲＣコンポーネント１０８とを含み、ここで、第１および第２ＱＫＤリンク１０３ａおよび１０３ｋは、それぞれ第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａおよび１０４ｋ（例えば、それぞれＢｏｂおよびＣａｒｏｌ）に割り当てられている。この例では、ＱＣＣ １０６は、少なくとも複数の量子送信機１０６ａ－１～１０６ｋ－１を含み、第１エンドポイントデバイス（例えば、Ｂｏｂ）は、量子受信機（Ｑ－ＲＸ）１０５ａ－１およびクラシックトランシーバ（ＣＣ）１０５ａ－２を含み、第２エンドポイントデバイス（例えば、Ｃａｒｏｌ）は、量子受信機（Ｑ－ＲＸ）１０５ｋ－１およびクラシックトランシーバ（ＣＣ）１０５ｋ－２を含み、それらの間にそれぞれのＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋを形成する。第１エンドポイントデバイス１０４ａに割り当てられた第１ＱＫＤリンク１０３ａは、ＱＫＤプロトコル５００の間に、ＱＣＣ １０６の量子送信機（Ｑ－ＴＸ）１０６ａ－１から第１エンドポイントデバイス１０４ａに量子情報を送信して、第１エンドポイントデバイス１０４ａのＱ－ＲＸ１０５ａ－１による受信のための第１一方向量子チャネル１０３ａ－１と、第１エンドポイントデバイス１０４ａのＣＴＲＣコンポーネント１０８に割り当てられた第１ＣＴＲＸ １０８ａと第１エンドポイントデバイス１０４ａのＣＣ１０５ａ－２との間でクラシック情報を送信するための双方向クラシックチャネル１０３ａ－２とを含む。第２エンドポイントデバイス１０４ｋに割り当てられた第２ＱＫＤリンク１０３ｋは、ＱＫＤプロトコル５００の間に、ＱＣＣ １０６の量子送信機（Ｑ－ＴＸ）１０６ｋ－１から第２エンドポイントデバイス１０４ｋに量子情報を送信して、第２エンドポイントデバイス１０４ｋのＱ－ＲＸ１０５ｋ－１による受信のための第１一方向量子チャネル１０３ｋ－１と、第２エンドポイントデバイス１０４ｋのＣＴＲＣコンポーネント１０８に割り当てられた第２ＣＴＲＸ １０８ｋと第２エンドポイントデバイス１０４ｋのＣＣ１０５ｋ－２との間でクラシック情報を送信するための双方向クラシックチャネル１０３ｋ－２とを含む。

【0218】

ＢＢ８４ ＱＫＤプロトコル／プロセス５００では、送信側デバイス（中間デバイスまたはＡｌｉｃｅとも呼ばれる）は、第１および第２ＱＫＤリンク１０３ａおよび１０３ｋを介して第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａおよび１０４ｋ（例えば、ＢｏｂとＣａｒｏｌ）に通信接続されたＱＫＤリンク装置１０２（地上光ファイバ装置であってもよい）である。ＢＢ８４ ＱＫＤプロトコルは、ＱＫＤリンク装置１０２などの中間デバイス１０２を介して、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋ間によって共有鍵（または鍵）を交換するために使用され得る情報を送信するために、例えばフォトニック偏光基底を使用するがこれに限定されない、公知のＱＫＤプロトコルである。ＢＢ８４ ＱＫＤプロトコルは、少なくとも２対の共役光子偏光基底を含む基底のセットを使用してもよい（例えば、基底のセットは、例えば直線光子基底（例えば、垂直（０°）および水平（９０°）偏光）および対角光子基底（例えば、４５°および１３５°偏光）、または左および右旋円基底等を含むが、これらに限定されない）。ＢＢ８４ ＱＫＤプロトコルでは、ＱＫＤは、送信側デバイス、すなわちＱＫＤリンク装置１０２（例えば、Ａｌｉｃｅと一般に呼ばれる）、第１エンドポイントデバイス１０４ａ（例えば、Ｂｏｂと一般に呼ばれる）、および第２エンドポイントデバイス１０４ｋ（例えば、一般的にＣａｒｏｌと呼ばれている。）間で実行される。ＢＢ８４プロトコルは、第１装置１０４ａとＱＫＤリンク装置１０２（例えば、送信者）との間のＱＫＤリンク１０３ａの量子通信チャネル１０３ａ－１と、第２エンドポイントデバイス１０４ｋとＱＫＤリンク装置１０２との間のＱＫＤリンク１０３ｋの別の量子通信チャネル１０３ｋ１とを利用することができるＱＫＤ鍵交換プロトコルであり、第１エンドポイントデバイス１０４ａと第２エンドポイントデバイス１０４ｋとは、同じ鍵を交換して共有する。

【0219】

ＱＫＤリンク装置または送信側デバイス１０２と第１エンドポイントデバイス１０４ａとの間をＱＫＤリンク１０３ａの量子通信チャネル１０３ａ－１で接続することにより、送信側デバイス１０２のＱＣＣ １０６のＱ－ＴＸ １０６ａ－１から第１エンドポイントデバイス１０４ａのＱ－ＲＸ１０５ａ－１に量子情報（例えば量子状態）を送信することができる。同様に、送信側デバイス１０２と第２エンドポイントデバイス１０４ｋとは、ＱＫＤリンク１０３ｋの間の別の量子通信チャネル１０３ｋ－１を介して接続され、送信側デバイス１０２のＱＣＣ １０６のＱ－ＴＸ １０６ｋ－１から第２エンドポイントデバイス１０４ｋのＱ－ＲＸ１０５ｋ－１への量子情報（例えば、量子状態）の送信を可能にする。各量子チャネルは、例えば光ファイバまたは光学的フリースペースであってもよいが、これらに限定されるものではない。さらに、送信側デバイス１０２および第１エンドポイントデバイス１０４ａ（および送信側デバイス１０２および第２エンドポイントデバイス１０４ｋ）は、それぞれのＱＫＤリンク１０３ａまたは１０３ｋの非量子チャネルまたはクラシックチャネル１０３ａ－２または１０３ｋ－２を介してＣＴＲＸ １０８を介して通信する。非量子チャネル１０３ａ－２または１０３ｋ－２は、例えば、光ファイバチャネル、電気通信チャネル、ラジオチャネル、ブロードキャストラジオまたはインターネット、および／または任意の他の無線または有線通信チャネルなどであってもよいが、これらに限定されるものではない。同様に、鍵をネゴシエーションするとき、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａおよび１０４ｋは、それぞれのＱＫＤリンク１０３ａおよび１０３ｋを介して、非量子チャネルまたはクラシックチャネル１０３ａ－２または１０３ｋ－２上で、あるいは、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋ間で最終的に共有される暗号鍵を交換するために、それらの間の任意のクラシック通信チャネル上で、オプションとして通信することができる。ＢＢ８４プロトコルは、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋ間の鍵交換／確立を実行するために、送信側デバイスまたはＱＫＤリンク装置１０２（例えば、第３者または中間パーティ）を使用する必要があり、信頼できるデバイスとなる。これは、ＢＢ８４プロトコルでは、第１および第２デバイス１０４ａ、１０４ｋがそれぞれの量子送信を受信するために使用する全ての基礎を中間デバイスが知る必要があるからである。

【0220】

図５ａを参照すると、３者ＢＢ８４プロトコルのＱＫＤプロトコル／プロセス５００では、送信側デバイス（中間デバイスまたはＡｌｉｃｅとも呼ばれる）は、第１および第２ＱＫＤリンク１０３ａおよび１０３ｋを介してそれぞれ第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａおよび１０４ｋ（例えば、それぞれＢｏｂおよびＣａｒｏｌ）に通信結合されたＱＫＤリンク装置１０２（例えば、地上光ファイバ装置とすることができる）である。ＱＫＤプロトコル／プロセス５００は、以下のＢＢ８４サブプロセス５００ａ、５００ｂ、５００ｃを含んでもよい。第１ＢＢ８４サブプロセス５００ａでは、ＱＫＤリンク装置１０２（例えば、Ａｌｉｃｅ）と第１エンドポイントデバイス１０４ａ（例えば、Ｂｏｂ）とが、第１鍵（例えば、鍵Ｋａｂ）を共有する。第２ＢＢ８４サブプロセス５００ｂでは、ＱＫＤリンク装置１０２（例えば、Ａｌｉｃｅ）と第２エンドポイントデバイス１０４ｋ（例えば、Ｃａｒｏｌ）とが、第２鍵（例えば、鍵Ｋａｃ）を共有する。第３ＢＢ８４サブプロセス５００ｃでは、第１および第２エンドポイント１０４ａ、１０４ｋ（例えば、第１および第２ ＢｏｂとＣａｒｏｌ）、ＱＫＤリンク装置１０２（例えば、Ａｌｉｃｅ）は鍵Ｋａｂを共有する。したがって、ＢＢ８４ ＱＫＤプロトコル／プロセス５００は、第１ＢＢ８４サブプロセス５００ａ、第２ＢＢ８４サブプロセス５００ｂ、および第３ＢＢ８４サブプロセス５００ｃから次のステップを含む。

【0221】

ＢＢ８４ ＱＫＤプロトコル／プロセス５００の第１ＢＢ８４サブプロセス５００ａは、ステップ５０１において、送信者であるＱＫＤリンク装置１０２が、第１送信基底セットＴａｂを用いて、Ｓａｂ（例えば、１００００００量子鍵ビット／シンボル、Ｓａｂ）として表される第１ＱＫＤ鍵を、第１ＱＫＤリンク１０３ａの第１量子チャネル１０３ａ－１上のＱ－ＴＸ １０６ａ－１を介して第１エンドポイントデバイス１０４ａに送信するステップを含む。第１エンドポイントデバイス１０４ａは、第１受信基底セットＲａｂを用いてＱ－ＲＸ１０５ａ－１を介して第１ＱＫＤ鍵の量子送信を受信する。例えば、ＱＫＤリンク装置１０２は、第１ＱＫＤ鍵を発生させるためにランダムビット発生器１４２の使用を制御するコントローラ１１０を含み、コントローラ１１０は、第１ＱＫＤ鍵（生成されたランダムビットストリーム）を、第１量子チャネル１０３ａ－１（例えば、光チャネル／光ファイバ）を含む第１ＱＫＤリンク１０３ａを介して第１エンドポイントデバイス１０４ａに送信するために、第１ＱＫＤ鍵を第１エンドポイントデバイス１０４ａに割り当てられたＱＣＣ １０６のＱ－ＴＸ １０６ａ－１にルーティング／スイッチングするようにＱＣＣ １０６を制御する。

【0222】

ステップ５０２において、第１エンドポイントデバイス１０４ａは、第１エンドポイントデバイスのＱ－ＲＸ１０５ａ－１によって有効に受信された第１ＱＫＤ鍵のシンボル／ビットのインディケーション（例えば、受信ビット数（＃２、＃７１８、＃２８１８、…）－約１０００個であるが、これに限定されるものではない）を、クラシックチャネル１０３ａ２を介してＱＫＤリンク装置１０２に送信する。ステップ５０３において、第１エンドポイントデバイス１０４ａは、受信された第１ＱＫＤ鍵のシンボル／ビットの基底値を、Ｒａｂとして表されるクラシックチャネル１０３ａ－２を介してＱＫＤリンク装置１０２にも送信する。すなわち、Ｒａｂは、量子チャネル１０３ａ－１を介して第１ＱＫＤ鍵を受信するために第１エンドポイントデバイス１０４ａのＱ－ＲＸ１０５ａ－１によって使用される基底値を含む。ステップ５０４において、ＱＫＤリンク装置１０２は、有効受信ビットの受信されたインディケーションに対応する送信シンボル／ビットの基底値（Ｔａｂで示す）を、ＱＫＤリンク１０３ａのクラシックチャネル１０３ａ－２を介して送信する。例えば、ＱＫＤリンクデバイス１０２のコントローラ１１０は、
第１ＱＫＤ鍵を送信するための送信基底Ｔａｂを、エンドポイントデバイス１０４ａの第１ＱＫＤリンク１０３ａの第１クラシックチャネル１０３ａ－２を介して送信するために第１エンドポイントデバイス１０４ａに割り当てられたＣＴＲＣコンポーネント１０８のＣＴＲＸ １０８ａを介してクラシック送信としてスイッチング／ルーティングする。したがって、ＱＫＤリンク装置１０２およびエンドポイントデバイス１０４ａの両方は、ＴａｂおよびＲａｂの知識と、第１エンドポイントデバイス１０４ａによって受信された第１ＱＫＤ鍵の有効に受信されたシンボル／ビットとを有する。ＱＫＤリンク装置１０２および第１エンドポイントデバイスの双方が、有効に受信された第１ＱＫＤ鍵のｉ番目のシンボル／ビットについてＴａｂ（ｉ）＝＝Ｒａｂ（ｉ）以外のシンボル／ビットを全て破棄することにより、第１共有鍵Ｋａｂを決定する。ステップ５０５において、第１エンドポイントデバイス１０４ａおよびＱＫＤリンク装置１０２は、ステップ５０４で予約されたシンボル／ビットに対してエラー訂正およびプライバシー強化を実行し、結果として得られたシンボル／ビットは、第１エンドポイントデバイス１０４ａとＱＫＤリンク装置１０２との間で第１共有鍵Ｋａｂとして統合される。

【0223】

第１ＢＢ８４サブプロセス５００ａは繰り返されるが、ＢＢ８４ ＱＫＤプロトコル／プロセス５００の第２ＢＢ８４サブプロセス５００ｂでは、第２ＱＫＤ鍵として第２エンドポイントデバイス１０４ｋとＱＫＤリンク装置１０２が使用される。ＢＢ８４ ＱＫＤプロトコル／プロセス５００の第２ＢＢ８４サブプロセス５００ｂは、ステップ５０６において、送信者であるＱＫＤリンク装置１０２が、Ｓａｃ（例えば、１００００００量子鍵ビット／シンボル、Ｓａｃ）として表される第２ＱＫＤ鍵を、第２送信基底セットＴａｃを用いて、第２ＱＫＤリンク１０３ｋの第２量子チャネル１０３ｋ－１上のＱ－ＴＸ １０６ｋ－１を介して第２エンドポイントデバイス１０４ｋに送信するステップを含む。第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、第２受信基底セットＲａｃを用いてＱ－ＲＸ １０５Ｋ－１を介して第２ＱＫＤ鍵の量子送信を受信する。例えば、ＱＫＤリンク装置１０２は、第２ＱＫＤ鍵を発生させるためにランダムビット発生器１４２の使用を制御するコントローラ１１０を含み、コントローラ１１０は、第２ＱＫＤ鍵（生成されたランダムビットストリーム）を、第２量子チャネル１０３ｋ－１（例えば、光チャネル／光ファイバ）を含む第２ＱＫＤリンク１０３ｋを介して第２エンドポイントデバイス１０４ｋに送信するために、第２ＱＫＤ鍵を第２エンドポイントデバイス１０４ｋに割り当てられたＱＣＣ １０６のＱ－ＴＸ １０６ｋ－１にルーティング／スイッチングするようにＱＣＣ １０６を制御する。ステップ５０７において、第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、クラシックチャネル１０３ｋ－２を介して、第２ＱＫＤ鍵のシンボル／ビットのインディケーション（例えば、第２ＱＫＤ鍵のシンボル／ビットのインディケーション）をＱＫＤリンク装置１０２に送信する。受信ビット数（＃１０、＃５３２、＃１０４５、・・・）－約１０００個が期待）は、第２エンドポイントデバイス１０４ｋのＱ－ＲＸ １０５Ｋ－１によって有効に受信される。ステップ５０８では、第２エンドポイントデバイス１０４ｋはまた、受信された第１ＱＫＤ鍵のシンボル／ビットの基底値を、Ｒａｃとして表されるクラシックチャネル１０３ｋ－２を介してＱＫＤリンク装置１０２に送信する。すなわち、Ｒａｃは、量子チャネル１０３ｋ－１を介して第２ＱＫＤ鍵を受信するために第２エンドポイントデバイス１０４ｋのＱ－ＲＸ１０５ｋ－１によって使用される基底値を含む。ステップ５０９において、ＱＫＤリンク装置１０２は、送信されたシンボル／ビットの基底値を、有効受信ビットの受信のインディケーションに対応するＴａｃとして
ＱＫＤリンク１０３ｋのクラシックチャネル１０３ｋ－２を介して送信する。例えば、ＱＫＤリンク装置１０２のコントローラ１１０は、第１エンドポイントデバイス１０４ｋの第２ＱＫＤリンク１０３ｋの第２クラシックチャネル１０３ｋ－２を介して送信基底Ｔａｃを送信するためのクラシック送信用の送信基底Ｔａｃとして、第１エンドポイントデバイス１０４ｋのＣＴＲＣコンポーネント１０８に割り当てられたＣＴＲＸ １０８ｋを介して、第１ＱＫＤ鍵を送信するための送信基底Ｔａｃをスイッチング／ルーティングする。したがって、ＱＫＤリンク装置１０２および第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、両方とも、ＴａｃおよびＲａｃの知識と、第１エンドポイントデバイス１０４ｋによって受信された第２ＱＫＤ鍵の有効に受信されたシンボル／ビットとを有する。これにより、第２共有鍵Ｋａｃを導き出すことができ、ＱＫＤリンク装置１０２および第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、有効に受信された第２ＱＫＤ鍵の第ｊのシンボル／ビットについて、Ｔａｃ（ｊ）＝＝Ｒａｃ（ｊ）のシンボル／ビットを除いて、第２ＱＫＤ鍵のすべてのシンボル／ビットを破棄することによって、第２共有鍵Ｋａｃを決定する。ステップ５１０において、第２エンドポイントデバイス１０４ｋおよびＱＫＤリンク装置１０２は、ステップ５０９の予約されたシンボル／ビットに対してエラー訂正およびプライバシー強化を実行することができ、結果として得られたシンボル／ビットは、第２エンドポイントデバイス１０４ｋとＱＫＤリンク装置１０２との間の第２共有鍵Ｋａｃとして統合される。

【0224】

ＢＢ８４ ＱＫＤプロトコル／プロセス５００の第３ＢＢ８４サブプロセス５００ｃは、ステップ５１１において、ＱＫＤリンク装置１０２が、第２共有鍵Ｋａｃで暗号化された第１共有鍵Ｋａｂを、第２エンドポイントデバイス１０４ｋの第２ＱＫＤリンク１０３ｋのクラシックチャネル１０３ｋ－２を介して送信するステップを含む。例えば、ＱＫＤリンク装置１０２は、ＸＯＲ型演算を用いて、第１共有鍵Ｋａｂと第２共有鍵Ｋａｃとを結合する（例えば、量子ビットを用いる場合、ＱＫＤリンク装置１０２は、Ｋａｂ ＸＯＲ Ｋａｃを第２エンドポイントデバイス１０４ｋに送信することができる）。ステップ５１２において、第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、暗号化された第１共有鍵（例えば、Ｋａｂ ＸＯＲ Ｋａｃ）を受信し、第２エンドポイントデバイス１０４ｋによって決定された第２共有鍵Ｋａｃで暗号化された第１共有鍵を解読する。例えば、第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、Ｋａｃ ＸＯＲ（Ｋａｂ ＸＯＲ Ｋａｃ）＝Ｋａｂに基づいて第１共有鍵Ｋａｂを算出する。これにより、第１エンドポイントデバイス１０４ａ、第２エンドポイントデバイス１０４ｋおよびＱＫＤリンク装置１０２の間で第１共有鍵Ｋａｂが共有される。これにより、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋは、ＢＢ８４ ＱＫＤプロトコル５００を用いて交換される第１共有鍵Ｋａｂを用いて、例えばセキュアな通信等を制限なく行うことができる。この例では、ＱＫＤリンク装置１０２は、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ，１０４ｋの双方から、共有鍵Ｋａｂを知っているので、信頼されている第３者または信頼されているパーティでなければならない。

【0225】

別の例では、ＢＢ８４プロトコル５００の修正バージョンは、「ＧＢ特許出願番号Ｎｏ．１９１６３１１．２に記載されている。これは、２０１９年１１月８日に公開され、参照によって本明細書に組み込まれ、および／または任意のタイプのＱＫＤプロトコルは、量子符号化された鍵を交換および／または送信し、量子的にセキュアな暗号鍵を少なくとも一対のエンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋ間によって共有するために、送信側デバイスまたはＱＫＤリンク装置１０２および／または対応するエンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋによって使用され得る。ＢＢ８４プロトコルの修正バージョンは、送信側デバイスまたはＱＫＤリンク装置１０２（例えば、第３者デバイス／中間パーティ）などが、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋ間で最終的に合意された量子的にセキュアな鍵を知らないように構成または実装することができる。これは、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋ間の共有鍵が第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋのみに知られている場合には、送信側デバイスまたはＱＫＤリンク装置１０２に必要とされる信頼レベルが低下するか、または信頼されないことを意味する。これは、ＱＫＤリンク装置または送信側デバイス１０２が、路側キャビネットまたは他の公衆電気通信サイトのような公衆環境で演算または使用される場合に有用である可能性がある。

【0226】

ＢＢ８４プロトコルの修正バージョンでは、送信側デバイスまたはＱＫＤリンク装置１０２（地上光ファイバデバイスであることができる）は、ランダムビット発生器１４２／２１４を用いて第１ＱＫＤ鍵を発生させることができ、コントローラ１１２／１６０／電子スイッチ１４７は、第１量子チャネル（例えば、光チャネル／光ファイバ）を含む第１ＱＫＤリンク１０３ａを介して第１エンドポイントデバイス１０４ａに割り当てられた量子送信機（Ｑ－ＴＸ）１０６ａ－１に第１ＱＫＤ鍵（生成されたランダムビットストリーム）をルーティング／スイッチングするために使用されてもよい。また、送信側デバイス／ＱＫＤリンク装置１０２は、第１ＱＫＤ鍵を送信するための送信基底を、第１エンドポイントデバイス１０４ａの第１ＱＫＤリンク１０３ａの第１クラシックチャネル上で送信基底を送信するために、第１エンドポイントデバイス１０４ａに割り当てられたＣＴＲＣコンポーネント１０８のＣＴＲＸ １０８ａにスイッチング／ルーティングする。第１エンドポイントデバイス１０４ａは、第１エンドポイントデバイス１０４ａのＱＫＤリンク１０３ａの第１量子チャネル上でＱＫＤ鍵を受信するために第１エンドポイントデバイス１０４ａによって使用される受信基底を開示しない。すなわち、第１エンドポイントデバイス１０４ａは、ＱＫＤリンク装置１０２から、第１エンドポイントデバイス１０４ａのＱＫＤリンク１０３ａの第１量子チャネル上でＱＫＤ鍵を受信するために第１エンドポイントデバイス１０４ａが使用する受信基底を保持する。これは、送信側デバイスまたはＱＫＤリンク装置１０２が、第１エンドポイントデバイスによって受信された第１ＱＫＤ鍵の約５０％のビットしか知らないことを意味する。

【0227】

第２ＱＫＤ鍵については、第２エンドポイントデバイス１０４ｋおよび送信側デバイス／ＱＫＤリンク装置１０２に対してこのプロセスが繰り返される。すなわち、送信側デバイス／ＱＫＤリンク装置１０２は、ランダムビット発生器１４２／２１４を用いて第２ＱＫＤ鍵を発生させることができ、コントローラ１１２／１６０／電子スイッチ１４７は、第２量子チャネル（例えば、光チャネル／光ファイバ）を含む第２ＱＫＤリンク１０３ｋを介して第２エンドポイントデバイス１０４ｋに第２ＱＫＤ鍵を送信するために、第２エンドポイントデバイス１０４ｋに割り当てられた量子送信機（Ｑ－ＴＸ）１０６ｂ－１に第２ＱＫＤ鍵（生成されたランダムビットストリーム）をルーティング／スイッチングするために使用され得る。また、送信側デバイス／ＱＫＤリンク装置１０２は、第２ＱＫＤ鍵を送信するための送信基底を、エンドポイントデバイス１０４ｋの第２ＱＫＤリンク１０３ｋの第２クラシックチャネル上で送信基底を送信するために、第２エンドポイントデバイス１０４ｂに割り当てられたＣＴＲＣコンポーネント１０８のＣＴＲＸ １０８ｋにスイッチングてルーティングする。第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、第２エンドポイントデバイス１０４ｋの第２ＱＫＤリンク１０３ｋの第２量子チャネル上で第２ＱＫＤ鍵を受信するために第２エンドポイントデバイス１０４ｋによって使用される受信基底を開示しない。すなわち、第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、ＱＫＤリンク装置１０２から、第２エンドポイントデバイス１０４ａのＱＫＤリンク１０３ｋの第２量子チャネル上でＱＫＤ鍵を受信するために第２エンドポイントデバイス１０４ｋが使用する受信基底を保持する。これは、送信側デバイス１０２も、第２ＱＫＤ鍵の受信ビットの約５０％しか知らないことを意味する。

【0228】

送信側デバイス１０２またはＱＫＤリンク装置１０２は、第１および第２ＱＫＤ鍵を互いに排他的論理和し、排他的論理和した鍵を第２ＱＫＤリンク１０３ｋの第２クラシックチャネル上で第２エンドポイントデバイス１０４ｋに、またはそのＱＫＤリンク１０３ａ／１０３ｋのクラシックチャネル上で双方に送信する。第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋは、ＱＫＤリンク１０３ａ、１０３ｋの第１および第２クラシックチャネル上でそれぞれＱＫＤリンク１０２を介して通信して、正確に測定された基底を発見し、送信された元のビットの約２５％の新しい元の鍵を生成し、そこでエラー訂正などを実行して、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋ間で生成された前駆鍵となる最終共有鍵を発生させることができる。オプションとして、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋは、ＱＫＤリンク１０３ａ、１０３ｋの第１および第２クラシックチャネル上の通信を、ＱＫＤリンク装置１０２を介してそれぞれ暗号化または保護することができ、共有鍵は、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋのみに知られており、ＱＫＤリンク装置１０２には知られていない。

【0229】

送信側デバイス１０２が単に第１および第２ＱＫＤ鍵の排他的論理和を演算する代わりに、または追加的に、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａおよび１０４ｋの各々は、それぞれの第１および第２ＱＫＤリンク１０３ａおよび１０３ｋのクラシックチャネル上で、送信側デバイス１０２に、正しく受信されたと考える第１および第２ＱＫＤ鍵のシンボルのインディケーション（例えば、ビット位置）を送信するように構成されてもよい。そして、送信側デバイス１０２は、正しく受信されたシンボルのみを各第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋに送信するための実際基底を、各第１および第２ＱＫＤリンク１０３ａ、１０３ｋのクラシックチャネル上で送信する。そして、送信側デバイス１０２またはＱＫＤリンク装置１０２は、第１および第２ＱＫＤ鍵の排他的論理和演算を行い、排他的論理和演算された第１および第２ＱＫＤ鍵の正しく受信されたシンボルのみを、第２ＱＫＤリンク１０３ｋのクラシックチャネル上で第２エンドポイントデバイス１０４ｋに送信する。第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋは、ＱＫＤリンク装置１０２を介して、第１および第２ＱＫＤリンク１０３ａ、１０３ｋの対応するクラシック通信チャネル上で通信し、正確な測定基底を発見し、原送信ビットの約２５％の新しい原鍵を生成し、そこでエラー訂正等を行って、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋ間でネゴシエーションされた前駆鍵となる最終共有鍵を発生させる。オプションとして、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋは、ＱＫＤリンク１０３ａ、１０３ｋの第１および第２クラシックチャネル上の通信を、ＱＫＤリンク装置１０２を介してそれぞれ暗号化または保護することができ、共有鍵は、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋのみに知られており、ＱＫＤリンク装置１０２には知られていない。

【0230】

別の例として、ＢＢ８４プロトコルを変更する上記のＱＫＤプロトコルの例を用いて、各シンボルが２ⁿバイナリビットを表すとき、ｎ＞＝１の場合に使用されてもよい。各シンボルがｎ＝１の２進ビットを表す場合、この例示的なＱＫＤプロトコルのステップは、送信側デバイス１０２が、第１秘密ビットストリング（例えば、第２秘密ビットストリング）を送信するように構成されていることに基づいてもよい。送信側デバイス１０２はまた、第１秘密ビットストリングの各ビットが基底セットからランダムに選択された基底状態によって変調された第１基底セットを、第１ＱＫＤリンク１０３ａの第１量子チャネル上で第１エンドポイントデバイス１０４ａに送信する。送信側デバイス１０２はまた、第１秘密ビットストリングの各ビットを変調するためにランダムに選択された基底を表すデータを含む第１基底セットを、第１ＱＫＤリンク１０３ａの第１クラシック通信チャネル上で第１エンドポイントデバイス１０４ａに送信する。送信側デバイス１０２は、第２秘密ビットストリング（例えば、第２秘密ビットストリング）を送信することもできる。第２ＱＫＤ鍵は、第２ＱＫＤリンク１０３ｋの第２量子チャネル上で第２エンドポイントデバイス１０４ｋに送られ、第２秘密ビットストリングの各ビットは、ベースグループからランダムに選択された基底状態によって変調され、送信側デバイス１０２は、第２秘密ビットストリングの各ビットを変調するために使用されるランダムに選択された基底を表すデータを含む第２ベースセットを、第２ＱＫＤリンク１０３ｋの第２クラシック通信チャネル上で第２エンドポイントデバイス１０４ｋに送信する。そして、送信側デバイス１０２は、第１および第２秘密ビットストリングを合成（例えば排他的論理和演算）して第３ビットストリングを生成し、第２エンドポイントデバイス１０４ｋの第２ＱＫＤリンク１０３ｋの第２通信チャネル上で第２エンドポイントデバイス１０４ｋに送信する。

【0231】

第１エンドポイントデバイス１０４ａと第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、量子鍵交換を実行して共有鍵を確立する。第１エンドポイントデバイス１０４ａは、第１ＱＫＤリンク１０３ａの第１量子チャネル上で送信された第１秘密ビットストリングのビットを含む第１受信された秘密ビットのセットを決定するために、受信された第１基底セットを使用し、第１エンドポイントデバイス１０４ａによって成功した第１秘密ビットストリングのビットを含む。第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、受信された第２基底セットを用いて、第２エンドポイントデバイス１０４ｋの第２ＱＫＤリンク１０３ｋの第２量子チャネル上で送信された第２秘密ビットストリングのうち、第２エンドポイントデバイス１０４ｋによって正常に受信されたビットを含む第２受信された秘密ビットセットを決定する。第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、受信された第２組の秘密ビットを、受信された第３ビットストリング（例えば、第３ビットストリング）と関連付けることに基づいている。第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋは、第１および第２ＱＫＤリンク１０４ａ、１０４ｋの第１および第２クラシック通信チャネル上および／またはその間の第３クラシック通信チャネル上で、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａで受信された第１秘密ビットセットと第２エンドポイントデバイス１０４ｋで受信された第４のビットセットとに基づいてビットフィルタリング演算等を行い、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ｋによって共有鍵を形成するためのフィルタリングビットの共通ビットセットを生成する。第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｂは、第３通信チャネル上で、それらの間の通信に暗号化および／または認証を用いることができる。

【0232】

ＢＢ８４ ＱＫＤプロトコルの修正バージョンは、送信側デバイス１０２と第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａおよび１０４ｋとの間の相互作用を最小限にし、これは、送信側デバイス１０２が、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａおよび１０４ｋによって有効に受信される秘密シンボルに関連付けられた情報をほとんど受信しないことを意味し、これは、送信側デバイス１０２と情報を共有するＱＫＤプロトコル（例えば、ＢＢ８４）よりも高いセキュリティレベルをもたらすことができることを意味する。これは、ＱＫＤリンク装置／送信側デバイス１０２が第１および第２ＱＫＤリンク１０３ａ、１０３ｋの第１および第２量子チャネル上でそれぞれ送信した第１および第２秘密ビットストリングを受信する際に、第１および第２エンドポイント手段１０４ａ、１０４ｋが使用する基底値を保持するためである。しかしながら、このトレードオフは、一般に、信頼性、および／または、フィルタリングされたシンボルの共通のセットを生成し、その後にフィルタリングされたシンボルの共通のセットを用いて鍵を形成するために使用されてもよい実行可能なシンボルの数の減少を犠牲にする。第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋが、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋにおいて成功した受信シンボルに関連付けられた「少量の」情報（例えば、成功した受信シンボルの位置）を送信側デバイス１０２と共有することにより、ＱＫＤプロトコルの信頼性および／または実行可能なシンボルは、安全であることが証明され、ＱＫＤプロトコルの安全性に影響を与えることなく、さらに向上することができる。

【0233】

本明細書に記載のように、ＢＢ８４プロトコルの修正バージョンは、送信側デバイスまたはＱＫＤリンク装置１０２（例えば、送信側デバイスまたはＱＫＤリンク装置１０２）が、ＢＢ８４ ＱＫＤプロトコル５００のステップを変更する。第３者デバイス／中間パーティ）などは、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋ間の量子的にセキュアな鍵の最終的な合意／共有を完全に知ることはできない。これは、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋ間の最終共有鍵が、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋのみに知られていることを意味するが、送信側デバイスまたはＱＫＤリンク装置１０２に必要とされる信頼レベルは低下してもよい、または信頼されていないことを意味する。これは、ＱＫＤリンク装置または送信側デバイス１０２が、路側キャビネットまたは他の公衆電気通信サイトのような公衆環境で演算または使用される場合に有用である可能性がある。図５ｂ～図５ｃは、上記の特性、すなわち、ＢＢ８４ ＱＫＤプロトコル５００および／またはＢＢ８４ ＱＫＤプロトコルの修正バージョンのさらなる修正を含むＱＫＤプロトコル５２０、５４０、および５６０をさらに示している。これは、ＢＢ８４ ＱＫＤプロトコル５００および／またはＢＢ８４ ＱＫＤプロトコルの修正バージョンのさらなる修正を含んでいる。ＱＫＤリンク装置１０２は、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋ間の最終共有鍵や合意鍵の安全性を損なうことなく、低い信頼レベルや不信レベル等で演算することができる。

【0234】

別の例では、図５ａのＢＢ８４プロトコル５００の修正バージョンが図５ｂに示されており、ここでは、送信者またはＱＫＤリンク装置１０２は、信頼できないサードパーティであってもよく、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａおよび１０４ｋの間によって共有鍵を導出することはできない。図５ｂの例示的なＱＫＤプロトコル５２０では、ＢＢ８４プロトコル５００は、送信側デバイスまたはＱＫＤリンク装置１０２および／または対応するエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｂが量子暗号鍵を交換および／または送信し、少なくとも１対のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｂ間で量子的にセキュアな暗号鍵を共有することに基づいてさらに変更され、送信側デバイスまたはＱＫＤリンク装置１０２は、信頼できないデバイスであり得る。例えば、ＢＢ８４プロトコル５００の修正バージョンは、送信側デバイスまたはＱＫＤリンク装置１０２（例えば、第３者デバイス／中間パーティ）などが、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋ間で最終的に合意／共有される量子的にセキュアな鍵を知らないように、ＢＢ８４ ＱＫＤプロトコルにおける受信の基礎に関連付けられたステップを変更または削除することができる。これは、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋ間の最終共有鍵が、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋのみに知られていることを意味するが、送信側デバイスまたはＱＫＤリンク装置１０２に必要とされる信頼レベルは低下してもよい、または信頼されていないことを意味する。これは、ＱＫＤリンク装置または送信側デバイス１０２が、路側キャビネットまたは他の公衆電気通信サイトのような公衆環境で演算または使用される場合に有用である可能性がある。図５ｂ～５ｃは、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋ間の最終共有鍵または合意鍵のセキュリティを損なうことなく、ＱＫＤリンク装置１０２が低下した信頼レベルまたは不信レベルなどで演算することができるという特性を実現するために、図５ａのＢＢ８４ ＱＫＤプロトコル５００のさらなる変更を含む、ＱＫＤプロトコル５２０、５４０、および５６０のさらなる例を示す。

【0235】

図５ｂは、図１ａのＱＫＤ交換システム１００のＱＫＤリンク装置１０２および／または図１ａ～４のいずれかの他のＱＫＤリンク装置またはＱＫＤ交換システムのための例示的なＱＫＤプロトコル／プロセス５２０、その変形、その組み合わせ、および／または本明細書に記載されたおよび／または用途要件を示す流れ図である。単純化のために、図１ａ～１ｉの符号は、図５ｂのＱＫＤプロトコル／プロセス５２０の類似または同一のコンポーネント／特徴を示すために再使用される。この例では、ＱＫＤリンク装置１０２（例えば、Ａｌｉｃｅ）は、コントローラ１１０と、量子通信コンポーネント（ＱＣＣ）１０６と、ＣＴＲＣコンポーネント１０８とを含み、ここで、第１および第２ＱＫＤリンク１０３ａおよび１０３ｋは、それぞれ第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａおよび１０４ｋ（例えば、それぞれＢｏｂおよびＣａｒｏｌ）に割り当てられている。この例では、ＱＣＣ １０６は、少なくとも複数の量子送信機１０６ａ－１～１０６ｋ－１を含み、第１エンドポイントデバイス１０４ｂ（例えばＢｏｂ）は、量子受信機（Ｑ－ＲＸ）１０５ａ－１およびクラシックトランシーバ（ＣＣ）１０５ａ－２を含み、第２エンドポイントデバイス１０４ｋ（例えばＣａｒｏｌ）は、量子受信機（Ｑ－ＲＸ）１０５ｋ－１およびクラシックトランシーバ（ＣＣ）１０５ｋ－２を含み、これらの間にそれぞれのＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋを形成する。第１エンドポイントデバイス１０４ａに割り当てられた第１ＱＫＤリンク１０３ａは、ＱＫＤプロトコル５２０の実行中に、ＱＣＣ １０６の量子送信機（Ｑ－ＴＸ）１０６ａ－１から第１エンドポイントデバイス１０４ａに量子情報を送信して、第１エンドポイントデバイス１０４ａのＱ－ＲＸ１０５ａ－１が受信するための第１一方向量子チャネル１０３ａ－１と、第１エンドポイントデバイス１０４ａのＣＴＲＣコンポーネント１０８に割り当てられた第１ＣＴＲＸ １０８ａと第１エンドポイントデバイス１０４ａのＣＣ１０５ａ－２との間でクラシック情報を送信するための双方向クラシックチャネル１０３ａ－２とを含む。第２エンドポイントデバイス１０４ｋに割り当てられた第２ＱＫＤリンク１０３ｋは、ＱＫＤプロトコル５２０の間に、ＱＣＣ １０６の量子送信機（Ｑ－ＴＸ）１０６ｋ－１から第２エンドポイントデバイス１０４ｋに量子情報を送信して、第２エンドポイントデバイス１０４ｋのＱ－ＲＸ１０５ｋ－１による受信のための第１一方向量子チャネル１０３ｋ－１と、第２エンドポイントデバイス１０４ｋのＣＴＲＣコンポーネント１０８に割り当てられた第２ＣＴＲＸ １０８ｋと第２エンドポイントデバイス１０４ｋのＣＣ１０５ｋ－２との間でクラシック情報を送信するための双方向クラシックチャネル１０３ｋ－２とを含む。

【0236】

ＱＫＤプロトコル／プロセス５２０は、ＢＢ８４プロトコル５００の修正バージョンであり、ここで、送信側デバイス（中間デバイスまたはＡｌｉｃｅとも呼ばれる）は、第１および第２ＱＫＤリンク１０３ａおよび１０３ｋを介してそれぞれ第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａおよび１０４ｋ（例えば、それぞれＢｏｂおよびＣａｒｏｌ）に通信結合されたＱＫＤリンク装置１０２（地上光ファイバデバイスとすることができる）である。ＱＫＤプロトコル／プロセス５２０は、以下のＱＫＤサブプロセス５２０ａ、５２０ｂ、および５２０ｃを含んでもよい。第１ＱＫＤサブプロセス５２０ａでは、ＱＫＤリンク装置１０２（例えば、Ａｌｉｃｅ）と第１エンドポイントデバイス１０４ａ（例えば、Ｂｏｂ）は、第１部分鍵（例えば、部分鍵ＰＫａｂ）とも呼ばれる第１中間シンボルセットを共有する。第２ＱＫＤサブプロセス５２０ｂにおいて、ＱＫＤリンク装置１０２（例えば、Ａｌｉｃｅ）と第２エンドポイントデバイス１０４ｋ（例えば、Ｃａｒｏｌ）は、第２部分鍵（例えば、部分鍵ＰＫａｃ）とも呼ばれる第２中間シンボルセットを共有する。第３ＱＫＤサブプロセス５２０ｃでは、ＱＫＤリンク装置１０２（例えば、Ａｌｉｃｅ）に代わって、第１エンドポイント１０４ａと第２エンドポイント１０４ｋ（例えば、Ｂｏｂ、Ｃａｒｏｌ）とが最終鍵を合意して共有する。第１および第２エンドポイント１０４ａ、１０４ｋは、共有された最終鍵が合意されたときに、それらの間で暗号化されたまたはセキュアな通信を使用してもよい。したがって、ＱＫＤプロトコル／プロセス５２０は、第１ＱＫＤサブプロセス５２０ａ、第２ＱＫＤサブプロセス５２０ｂ、および第３ＱＫＤサブプロセス５２０ｃからの以下のステップを含む。

【0237】

ＱＫＤプロトコル／プロセス５２０の第１ＱＫＤサブプロセス５２０ａは、ステップ５２１において、ＱＫＤリンク装置１０２が送信者として、Ｓａｂ（例えば、１００００００量子鍵ビット／シンボル、Ｓａｂ）として表される第１ＱＫＤ鍵を、第１ＱＫＤリンク１０３ａの第１量子チャネル１０３ａ－１上のＱ－ＴＸ １０６ａ－１を介して第１エンドポイントデバイス１０４ａに送信するステップを含み、Ｑ－ＴＸ １０６ａ－１は、第１送信基底セットＴａｂを用いて第１ＱＫＤ鍵を送信する。第１エンドポイントデバイス１０４ａは、第１受信基底セットＲａｂを用いて、ＱＲＸ１０５ａ－１を介して第１ＱＫＤ鍵の量子送信を受信する。例えば、ＱＫＤリンク装置１０２は、第１ＱＫＤ鍵を発生させるためにランダムビット発生器１４２の使用を制御するコントローラ１１０を含み、コントローラ１１０は、第１ＱＫＤ鍵（生成されたランダムビットストリーム）を、第１量子チャネル１０３ａ－１（例えば、光チャネル／光ファイバ）を含む第１ＱＫＤリンク１０３ａを介して第１エンドポイントデバイス１０４ａに送信するために、第１ＱＫＤ鍵を第１エンドポイントデバイス１０４ａに割り当てられたＱＣＣ １０６のＱ－ＴＸ １０６ａ－１にルーティング／スイッチングするようにＱＣＣ １０６を制御する。

【0238】

ステップ５２２において、第１エンドポイントデバイス１０４ａは、ＱＫＤリンク１０３ａのクラシックチャネル１０３ａ２を介して、第１エンドポイントデバイス１０４ａのＱ－ＲＸ１０５ａ－１が有効に受信した第１ＱＫＤ鍵のシンボル／ビットのインディケーション（例えば、受信ビット数（＃２、＃７１８、＃２８１８、…－約１０００個の値が期待））をＱＫＤリンク装置１０２に送信する。ステップ５２３において、ＱＫＤリンク装置１０２は、有効受信ビットの受信されたインディケーションに対応する送信シンボル／ビットの基底値（Ｔａｂで示す）を、ＱＫＤリンク１０３ａのクラシックチャネル１０３ａ－２を介して送信する。例えば、ＱＫＤリンク装置１０２のコントローラ１１０は、第１ＱＫＤ鍵を送信するための送信基底Ｔａｂを、エンドポイントデバイス１０４ａの第１ＱＫＤリンク１０３ａの第１クラシックチャネル１０３ａ－２を介して送信するために第１エンドポイントデバイス１０４ａに割り当てられたＣＴＲＣコンポーネント１０８のＣＴＲＸ １０８ａを介してクラシック送信としてスイッチング／ルーティングする。第１エンドポイントデバイス１０４ａは、第１エンドポイントデバイス１０４ａのＱＫＤリンク１０３ａの第１量子チャネル１０３ａ－１を介して第１ＱＫＤ鍵を受信するために第１エンドポイントデバイス１０４ａのＱ－ＲＸ１０４ａ－２によって使用される受信基底（Ｒａｂとして表される）を開示しない。すなわち、第１エンドポイントデバイス１０４ａは、ＱＫＤリンク装置１０２から、第１エンドポイントデバイス１０４ａのＱＫＤリンク１０３ａの第１量子チャネル１０３ａ－１を介して第１ＱＫＤ鍵を受信するために第１エンドポイントデバイス１０４ａのＱ－ＲＸ１０４ａ－２によって使用される受信基数（Ｒａｂとして表される）を保持する。これは、この時点で、ＱＫＤリンク装置１０２は、第１エンドポイントデバイス１０４ａによって受信された第１ＱＫＤ鍵の約５０％のシンボル／ビットしか知らないことを意味する。

【0239】

従って、エンドポイントデバイス１０４ａのみが、ａ）第１ＱＫＤ鍵を送信するためにＱ－ＴＸ １０６ａ－１によって使用される送信基底Ｔａｂ、ｂ）第１ＱＫＤ鍵を受信するために第１エンドポイントデバイス１０４ａのＱ－ＲＸ１０５ａ－１によって使用されるシンボル／ビットの基底値であり、Ｒａｂとして表されるもの、ｃ）第１エンドポイントデバイス１０４ａによって受信された第１ＱＫＤ鍵の有効に受信されたシンボル／ビットであることを知っている。ＱＫＤリンク装置１０２は、ａ）Ｑ－ＴＸ １０６ａ１が第１ＱＫＤ鍵を送信するために使用した送信基底Ｔａｂ、およびｂ）第１エンドポイントデバイス１０４ａによって受信された第１ＱＫＤ鍵の有効に受信されたシンボル／ビットのインディケーションのみを知っている。したがって、第１エンドポイントデバイスは、第１エンドポイントデバイス１０４ａに関連付けられた第１中間シンボルセットを決定することができる。第１ＱＫＤ鍵のすべてのシンボル／ビットを、有効に受信された第１ＱＫＤ鍵のｉ番目のシンボル／ビットのＴａｂ（ｉ）＝＝Ｒａｂ（ｉ）以外のシンボル／ビットを破棄することにより、第１ＱＫＤ鍵のすべてのシンボル／ビットを破棄する。ＱＫＤリンク装置１０２はまた、第１エンドポイントデバイス１０４ａが有効に受信しなかった第１ＱＫＤ鍵のすべてのシンボル／ビットを破棄することによって、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第１中間シンボルセット（例えば、ＱＫＤリンク装置の第１部分鍵、ＰＫａｂ２）を決定し、第１エンドポイントデバイス１０４ａが有効に受信した第１ＱＫＤ鍵の各第ｉのシンボル／ビットについて、ステップ５２２の受信されたインディケーションから導き出され、Ｔａｂ（ｉ）の第１ＱＫＤ鍵のビット／シンボルのみを保持する。したがって、ＱＫＤリンク装置１０２は、第１エンドポイントデバイス１０４ａに関連付けられた第１中間シンボルセットの約５０％（例えば、第１中間シンボルセットの約５０％）のみを正確に導出または推測することができる。第１部分鍵ＰＫａｂ１）は、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第２中間シンボルセット（例えば、第１部鍵ＰＫａｂ２）を使用する。

【0240】

第１ＱＫＤサブプロセス５２０ａは繰り返されるが、ＱＫＤプロトコル／プロセス５２０の第２ＱＫＤサブプロセス５２０ｂでは、第２ＱＫＤ鍵として第２エンドポイントデバイス１０４ｋとＱＫＤリンク装置１０２が使用される。すなわち、ＱＫＤリンク装置（例えば、送信側デバイス）１０２は、ランダムビット発生器１４２を用いて第２ＱＫＤ鍵を発生させることができ、コントローラ１１０は、ＱＣＣ １０６を制御して、第２ＱＫＤ鍵（生成されたランダムビットストリーム）を、第２量子チャネル１０３ｋ－１（例えば、光チャネル／光ファイバ）を含む第２ＱＫＤリンク１０３ｋを介して第２エンドポイントデバイス１０４ｋに割り当てられた量子送信機（Ｑ－ＴＸ）１０６ｋ－１にスイッチングおよび／またはルーティングすることにより、第２ＱＫＤ鍵を第２エンドポイントデバイス１０４ｋに送信する。さらに、送信側デバイス／ＱＫＤリンク装置１０２は、第２ＱＫＤ鍵を送信するための送信基底を、第２エンドポイントデバイス１０４ｋの第２ＱＫＤリンク１０３ｋの第２クラシックチャネル上で送信基底を送信するために、第２エンドポイントデバイス１０４ｋのＣＴＲＣコンポーネント１０８に割り当てられたＣＴＲＸ １０８ｂにスイッチング／ルーティングする。第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、第２ＱＫＤリンク１０３ｋの第２量子チャネル上で第２ＱＫＤ鍵を受信するために第２エンドポイントデバイス１０４ｂによって使用される受信基底を開示しておらず、受信された第２ＱＫＤ鍵は、鍵の第２部分または中間シンボルの第２セットと呼ばれてもよい。これは、送信側デバイス１０２も、第２ＱＫＤ鍵の受信ビットの約５０％しか知らないことを意味する。

【0241】

例えば、ＱＫＤプロトコル／プロセス５２０の第２ＱＫＤサブプロセス５２０ｂは、ステップ５２４において、ＱＫＤリンク装置１０２が送信者として、第２送信基底セットＴａｃを用いて、Ｓａｃ（例えば、１００００００量子鍵ビット／シンボル、Ｓａｃ）として表される第２ＱＫＤ鍵を、第２ＱＫＤリンク１０３ｋの第２量子チャネル１０３ｋ－１上のＱ－ＴＸ １０６ｋ－１を介して第２エンドポイントデバイス１０４ｋに送信するステップを含む。第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、第２受信基底セットＲａｃを用いてＱ－ＲＸ １０５Ｋ－１を介して第２ＱＫＤ鍵の量子送信を受信する。例えば、ＱＫＤリンク装置１０２は、第２ＱＫＤ鍵を発生させるためにランダムビット発生器１４２の使用を制御するコントローラ１１０を含み、コントローラ１１０は、第２ＱＫＤ鍵（生成されたランダムビットストリーム）を、第２量子チャネル１０３ｋ－１（例えば、光チャネル／光ファイバ）を含む第２ＱＫＤリンク１０３ｋを介して第２エンドポイントデバイス１０４ｋに送信するために、第２ＱＫＤ鍵を第２エンドポイントデバイス１０４ｋに割り当てられたＱＣＣ １０６のＱ－ＴＸ １０６ｋ－１にルーティング／スイッチングするようにＱＣＣ １０６を制御する。

【0242】

ステップ５２５において、第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、第２エンドポイントデバイス１０４ｋのＱ－ＲＸ１０５ｋ－１によって有効に受信された第２ＱＫＤ鍵のシンボル／ビットのインディケーション（例えば、受信ビット数（＃１０、＃５３２、＃１０４５、・・・－約１０００個の値が期待）を、クラシックチャネル１０３ｋ－２を介してＱＫＤリンク装置１０２に送信する。ステップ５２６において、ＱＫＤリンク装置１０２は、有効受信ビットの受信されたインディケーションに対応する送信シンボル／ビットの基底値（Ｔａｃで表される）を、ＱＫＤリンク１０３ｋのクラシックチャネル１０３ｋ－２を介して送信する。例えば、ＱＫＤリンク装置１０２のコントローラ１１０は、第２ＱＫＤ鍵を送信するための送信基底Ｔａｃを、第２エンドポイントデバイス１０４ｋの第２ＱＫＤリンク１０３ｋの第１クラシックチャネル１０３ｋ－２を介して送信基底Ｔａｃを送信するためのクラシック送信用の送信基底Ｔａｃとして、第２エンドポイントデバイス１０４ｋのＣＴＲＣコンポーネント１０８に割り当てられたＣＴＲＸ １０８ｋを介してスイッチング／ルーティングする。第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、第２エンドポイントデバイス１０４ｋのＱＫＤリンク１０３ｋの第２量子チャネル１０３ｋ－１を介して第２ＱＫＤ鍵を受信するために第２エンドポイントデバイス１０４ｋのＱ－ＲＸ１０５ｋ－１によって使用される受信基底（Ｒａｃとして表される）を開示しない。すなわち、第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、ＱＫＤリンク装置１０２から、第２エンドポイントデバイス１０４ｋのＱＫＤリンク１０３ｋの第２量子チャネル１０３ｋ－１を介して第２ＱＫＤ鍵を受信するために第２エンドポイントデバイス１０４ｋのＱ－ＲＸ１０５ｋ－１によって使用される受信基底（Ｒａｃとして表される）を保持する。これは、この時点で、ＱＫＤリンク装置１０２は、第２エンドポイントデバイス１０４ｋによって受信された第２ＱＫＤ鍵の約５０％のシンボル／ビットしか知らないことを意味する。

【0243】

したがって、第２エンドポイントデバイス１０４ｋのみが、ａ）第２ＱＫＤ鍵を送信するためにＱ－ＴＸ １０６ｋ－１によって使用される送信基底Ｔａｃ、ｂ）第２ＱＫＤ鍵を受信するために第２エンドポイントデバイス１０４ｋのＱ－ＲＸ１０５ｋ－１によって使用され、Ｒａｃとして表されるシンボル／ビットの基底値、およびｃ）インジケータによって示される第２ＱＫＤ鍵の有効な受信のために第２エンドポイントデバイス１０４ｋによって受信されるシンボル／ビットを知っている。ＱＫＤリンク装置１０２は、ａ）Ｑ－ＴＸ １０６ｋ－１が第２ＱＫＤ鍵を送信するために使用した送信基底Ｔａｃ、およびｂ）第２エンドポイントデバイス１０４ｋによって受信された第２ＱＫＤ鍵の有効に受信されたシンボル／ビットのインディケーションのみを知る。第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、有効に受信された第２ＱＫＤ鍵の第ｉのシンボル／ビットのＴａｃ（ｉ）＝＝Ｒａｃ（ｉ）以外のシンボル／ビットを除いて、第２ＱＫＤ鍵のすべてのシンボル／ビットを破棄することによって、第２エンドポイントデバイス１０４ｋに関連付けられた第２中間シンボルセット（例えば、第２エンドポイントデバイスの第２部分鍵ＰＫａｃ１）を決定する。ＱＫＤリンク装置１０２は、第２エンドポイントデバイス１０４ｋによって有効に受信されなかった第２ＱＫＤ鍵のすべてのシンボル／ビットを破棄することによって、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第２中間シンボルセット（例えば、ＱＫＤリンク装置ＰＫａｃ２の第２部分鍵）を決定し、第２エンドポイントデバイス１０４ｋによって有効に受信された第２ＱＫＤ鍵のｉ－番目のシンボル／ビットごとに、Ｔａｃ（ｉ）の第２ＱＫＤ鍵のビット／シンボルのみを保持する。これは、ステップ５２５で受信されたインディケーションから導き出される。
したがって、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた中間シンボルの第２セット（例えば、第２部分鍵ＰＫａｃ２）を使用すると、ＱＫＤリンク装置１０２は、第２エンドポイントデバイス１０４ｋに関連付けられた中間シンボルの第２セット（例えば、第２部分鍵ＰＫａｃ１）の約５０％しか正しく導出または推測できない可能性がある。

【0244】

送信側デバイス１０２またはＱＫＤリンク装置１０２は、第１および第２ＱＫＤ鍵を排他的論理和し、排他的論理和した鍵を第２ＱＫＤリンク１０３ｋの第２クラシックチャネル上で第２エンドポイントデバイス１０４ａに、または、ＱＫＤリンク１０３ａ／１０３ｋのクラシックチャネル上で双方に送信する。第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋは、それぞれ、ＱＫＤリンク１０３ａ、１０３ｋの第１および第２クラシックチャネル上で、ＱＫＤリンク装置１０２を介して、暗号化通信を用いて通信し、正確に測定された基底を発見し、送信された元のビットの約２５％の新しい元の鍵を生成し、そこでエラー訂正などを実行して、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋ間で生成された前駆鍵となる最終共有鍵を発生させる。

【0245】

送信側デバイス１０２が単に第１および第２ＱＫＤ鍵をＸＯＲ演算する代わりに、または追加的に、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａおよび１０４ｋの各々は、インディケーション（例えば、第２ＱＫＤ鍵をＸＯＲ演算する。）のみを送信するように構成されてもよい。第１および第２ＱＫＤ鍵の正しく受信されたシンボルであると考えられるビット位置）は、それぞれの第１および第２ＱＫＤリンク１０３ａおよび１０３ｋのクラシックチャネル上で送信側デバイス１０２に到達する。そして、送信側デバイス１０２は、正しく受信されたシンボルのみを各第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋに送信するための実際基底を、各第１および第２ＱＫＤリンク１０３ａ、１０３ｋのクラシックチャネル上で送信する。そして、送信側デバイスまたはＱＫＤリンク装置１０２は、第１および第２ＱＫＤ鍵の排他的論理和演算を行い、排他的論理和演算された第１および第２ＱＫＤ鍵のうち正しく受信されたシンボルのみを、第２ＱＫＤリンク１０３ｋのクラシックチャネル上での暗号通信を用いて第２エンドポイントデバイス１０４ｋに送信する。第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋは、ＱＫＤリンク装置１０２を介して第１および第２ＱＫＤリンク１０３ａ、１０３ｋの対応するクラシック通信チャネル上でセキュアに通信して、正確な測定基底を発見し、原送信ビットの約２５％の新しい原鍵を生成し、そこでエラー訂正等を実行して、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋ間でネゴシエーションされた前駆鍵となる最終共有鍵を発生させる。

【0246】

第１ＱＫＤサブプロセス５２０ａから、ＱＫＤリンク装置１０２および第１エンドポイントデバイス１０４ａは、対応する第１中間シンボルセット（例えば、第１部分鍵ＰＫａｂ１および第１部分鍵ＰＫａｂ２）を決定した。同様に、第２ＱＫＤサブプロセス５２０ｂから、ＱＫＤリンク装置１０２および第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、対応する第２中間シンボルセット（例えば、第２中間シンボルセット）を決定した。第１部分鍵ＰＫａｃ１および第２部分鍵ＰＫａｃ２）。上記したように、第１および第２ＱＫＤサブプロセス５２０ａおよび５２０ｂは順次実行され、これは例示にすぎず、本発明はこれに限定されないが、当業者は、第１および第２ＱＫＤサブプロセス５２０ａおよび５２０ｂは、異なる順序および／または異なる時間で同時に実行されてもよく、および／または、ＱＫＤサブプロセス５２０ａおよび５２０ｂの各々の１つ以上のステップは、他のＱＫＤサブプロセス５２０ｂおよび５２０ａの各々の１つ以上のステップとそれぞれインタリーブされてもよい、などを理解すべきである。本明細書に記載されたもの、および／または、用途の要件に応じたもの、それらの組み合わせ、それらの変更が適用される。

【0247】

いずれの場合も、第１および第２ＱＫＤサブプロセス５２０ａおよび５２０ｂが完了すると、ＱＫＤプロトコル／プロセス５２０の第３ＱＫＤサブプロセス５２０ｃは、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第１中間シンボルセット（例えば、第１部分鍵ＰＫＡ２）を、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第２中間シンボルセット（例えば、第２部分鍵ＰＫＡ２）で暗号化することによって、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第１中間シンボルセット（例えば、第１部分鍵ＰＫＡ２）を暗号化するステップ５２７に基づいて実行される。
これは、ＸＯＲ型演算を用いて、またはＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第１中間シンボルセット上の使い捨てパディングとして、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第２中間シンボルセットを用いて実行することができる。暗号化されると、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた暗号化された第１中間シンボルセット（例えば、暗号化された第１中間シンボルセット）は、第２エンドポイントデバイス１０４ｋの第２ＱＫＤリンク１０３ｋのクラシックチャネル１０３ｋ－２を介して暗号化された形で送信される。例えば、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第１中間シンボルセット（例えば、第１部分鍵ＰＫａｂ２）が暗号化される場合、ＱＫＤリンク装置１０２は、ＸＯＲタイプ演算またはＯＴＰ演算などを用いて、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第１中間シンボルセット（例えば、第１部分鍵ＰＫａｂ２）と、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第２中間シンボルセット（例えば、量子ビットを使用する場合、ＱＫＤリンク装置１０２は、第２エンドポイントデバイス１０４ｋにＰＫａｂ２ ＸＯＲ ＰＫａｃ２を送信することができる）とを組み合わせることができる。

【0248】

ステップ５２８において、第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた暗号化された第１中間シンボルセット（例えば、第１中間シンボルセット）を受信する。ＰＫａｂ２、ＸＯＲ、ＰＫａｃ２）は、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた暗号化された第１中間シンボルセット（例えば、第２部鍵ＰＫａｃ１）を用いて解読され、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた暗号化された第１中間シンボルセットが解読される。第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、ａ）第２ＱＫＤ鍵を送信するためにＱ－ＴＸ １０６ｋ－１によって使用される送信基底Ｔａｃ、ｂ）Ｒａｃとして表される第２ＱＫＤ鍵を受信するために第２エンドポイントデバイス１０４ｋのＱ－ＲＸ１０５ｋ－１によって使用されるシンボル／ビットの基底値、およびｃ）インディケーションによって示される第２ＱＫＤ鍵の有効に受信された第２エンドポイントデバイス１０４ｋによって受信されるシンボル／ビットを知っているので、ＱＫＤリンク装置１０２によって決定され使用され、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第２中間シンボルセット（例えば、第２部分鍵ＰＫａｃ２）を実際に決定することができる。この知識に基づいて、第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第２中間シンボルセット（例えば、第２部分鍵ＰＫａｃ２）を導出することができ、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第１中間シンボルセット（例えば、第２部分鍵ＰＫａｃ２）を暗号化するために使用される。例えば、第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、ＰＫａｃ２ ＸＯＲ（ＰＫａｂ２ ＸＯＲ ＰＫａｃ２）＝ＰＫａｂ２に基づいて、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第１中間シンボルセット（例えば、第１部分鍵ＰＫａｂ２）を計算する。これにより、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第１中間シンボルセット（例えば、第１部分鍵ＰＫａｂ２）は、第１エンドポイントデバイス１０４ａ、第２エンドポイントデバイス１０４ｋおよびＱＫＤリンク装置１０２の間で効果的に共有されている。しかしながら、第３ＱＫＤプロセス５２０ｃの時点では、ＱＫＤリンク装置および第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、第１エンドポイントデバイス１０４ａに関連付けられた第１中間シンボルセット（例えば、第１部分鍵ＰＫａｂ１）のすべての値を知らない。この値は、第１エンドポイントデバイス１０４ａによって基底値
Ｒａｂを用いて決定される。しかしながら、これは、第１エンドポイントデバイス１０４ａが、第１エンドポイントデバイス１０４ａに関連付けられた第１中間シンボルセットをもたらす第１ＱＫＤ鍵のシンボル／ビットを受信するために、第１エンドポイントデバイス１０４ａのＱ－ＲＸ１０５ａ－１によって使用される基底値Ｒａｂを保持しているためである。したがって、ＱＫＤリンク装置１０２と第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第１中間シンボルセット（例えば、第１部分鍵ＰＫａｂ２）を用いて、第１エンドポイントデバイス１０４ａに関連付けられた第１中間シンボルセット（例えば、第１部分鍵ＰＫａｂ１）の約５０％のシンボルのみを正確に導出または推測することができる。

【0249】

ステップ５２９において、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋは、それらの間でセキュアまたは暗号化された通信を実行することができ、第１エンドポイントデバイス１０４ａは、受信ビットの基底値Ｒａｂおよび送信ビットの基底値Ｔａｂを表すデータを含む基底値を第２エンドポイントデバイス１０４ｋに送信する。例えば、第１エンドポイントデバイス１０４ａは、第１エンドポイントデバイス１０４ａのＱＫＤリンク１０３ａのクラシック通信チャネル１０３ａ－２を介して、ＱＫＤリンク装置１０２を介して第２エンドポイントデバイス１０４ｋにアドレスされたこれらの基底値（例えば、ＲａｂおよびＴａｂ）を送信することができる。ＱＫＤリンク装置１０２のＣＴＲＣコンポーネント１０８のＣＴＲＸ １０８ａは、これらの基底値を受信することができ、ＣＴＲＣコンポーネント１０８は、第２エンドポイントデバイス１０４ｋのＱＫＤリンク１０３ｋのクラシック通信チャネル１０３ｋ－２を介して送信するために、これらの受信した基底値を、第２エンドポイントデバイス１０４ｋのＱＫＤリンク１０３ｋに関連付けられたＣＴＲＸ １０８ｋに単純にルーティングして送信する。暗号化された通信により、ＱＫＤリンク装置１０２は、ＱＫＤリンク装置１０２との間で送信される通信データを解読することができない。例えば、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ，１０４ｋは、ＱＫＤリンク装置１０２から予約された受信ビットＲａｂの基底値を表すデータを解読または導出することができないように、事前共有鍵等を用いて互いにセキュアまたは暗号化された通信を行うことができる。したがって、第２エンドポイントデバイス１０４ｋのみが、受信ビットの基底値Ｒａｂを受信する。第２エンドポイントデバイス１０５４ｋは、第１エンドポイントデバイス１０４ａと第２エンドポイントデバイス１０４ｋとの間の共有鍵を決定するために、送信ビットの基底値Ｔａｂも受信する。代替として、第１エンドポイントデバイス１０４ａは、ＱＫＤリンク装置１０２をバイパスする代わりに、任意のＱＫＤリンク１０３ａおよび１０３ｋに含まれるチャネルとは異なる他のまたは異なるクラシック通信チャネル上で、これらの基底値（例えば、Ｒａｂおよび／またはＴａｂ）を第２エンドポイントデバイス１０４ｋに送信することができ、基底値は、受信ビットの基底値Ｒａｂおよび送信ビットの基底値Ｔａｂを表すデータを含む。別のまたは異なるクラシック通信チャネルは、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋがＱＫＤリンク装置１０２から独立して通信することを可能にする他の任意の従来の無線または有線通信チャネルであってもよい。また、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋは、に基づいて暗号化通信またはセキュアな通信を行うことができる。
他のまたは異なるクラシック通信チャネル上で事前に合意／共有される鍵は、第１エンドポイントデバイス１０４ａによって予約された受信基底Ｒａｂを盗聴者が決定することをさらに最小限にする。

【0250】

ステップ５３０において、第２および第１エンドポイントデバイス１０４ｋ，１０４ａは、セキュアまたは暗号化された通信を実行することができ、第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、受信ビットの基底値Ｒａｃおよび送信ビットの基底値Ｔａｃを表すデータを含む基底値を第１エンドポイントデバイス１０４ａに送信する。例えば、第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、これらの基底値（例えば、Ｒａｃ、Ｔａｃ）は、第２エンドポイントデバイス１０４ｋのＱＫＤリンク１０３ｋのクラシック通信チャネル１０３ｋ－２を介して、ＱＫＤリンク装置１０２を介して第１エンドポイントデバイス１０４ａにアドレスされる。ＱＫＤリンク装置１０２のＣＴＲＣコンポーネント１０８のＣＴＲＸ １０８ｋは、これらの基底値を受信することができ、ここで、ＣＴＲＣコンポーネント１０８は、第１エンドポイントデバイス１０４ａのＱＫＤリンク１０３ａのクラシック通信チャネル１０３ａ－２を介して送信するために、これらの受信した基底値を、第１エンドポイントデバイス１０４ａのＱＫＤリンク１０３ａに関連付けられたＣＴＲＸ １０８ａに単純にルーティングおよび送信する。第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋは、ＱＫＤリンク装置１０２から予約された受信ビットＲａｂの基底値を表すデータを解読または導出できないように、事前共有鍵等を用いて互いにセキュアまたは暗号化された通信を行うことができる。これにより、第１エンドポイントデバイス１０４ａのみが、第１エンドポイントデバイス１０４ａと第２エンドポイントデバイス１０４ｋとの間によって共有鍵を決定するために、受信ビットの基底値Ｒａｃと送信ビットの基底値Ｔａｃとを受信する。代替オプションとして、第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、ＱＫＤリンク装置１０２をバイパスする代わりに、これらの基底値（例えば、ＲａｂおよびＴａｂ）を、ＱＫＤリンク１０３ａおよび１０３ｋのいずれかに含まれるものとは異なる他の通信チャネル上で、第１エンドポイントデバイス１０４ａに送信することもでき、基底値は、受信ビットの基底値Ｒａｃおよび送信ビットの基底値Ｔａｃを表すデータを含む。他のまたは異なるクラシック通信チャネルは、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋがＱＫＤリンク装置１０２から独立して通信できるように、任意の他のクラシック無線または有線通信チャネル（例えば、ＰＳＴＮまたは移動通信チャネル）とすることができる。さらに、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋは、他のまたは異なるクラシック通信チャネル上で、以前に合意され共有された鍵に基づいて暗号化通信またはセキュアな通信を実行することができ、これにより、第２エンドポイントデバイス１０４ａによってＱＫＤリンク装置から予約された受信基底Ｒａｃを盗聴者が決定することをさらに最小限にする。

【0251】

第３ＱＫＤサブプロセス５２０ｃの段階では、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋは、ａ）基底値Ｔａｂ、Ｒａｂ、およびｂ）基底値Ｔａｃ、Ｒａｃの情報を有する。さらに、第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、ａ）第１エンドポイントデバイス１０４ａに関連付けられた第２部分鍵ＰＫａｂ２と、ｂ）第２エンドポイントデバイス１０４ｋに関連付けられた第２部分鍵ＰＫａｃ２との情報を有する。したがって、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋは、この情報とエラー訂正およびプライバシー強化とを用いて、最終共有鍵を決定することができる。すなわち、第１エンドポイントデバイス１０４ａは、第１ＱＫＤ鍵のシンボル／ビットのすべて（すなわち、第１デバイスに関連付けられた第１中間シンボルセット（例えば、第１部分鍵ＰＫａｂ１））を除いて、第１ＱＫＤ鍵のシンボル／ビットを破棄することによって、第１共有鍵ＫＳ１を決定する。ここで、（Ｔａｂ（ｉ）＝＝Ｒａｂ（ｉ）およびＴａｃ（ｉ）＝＝Ｒａｃ（ｉ））は、有効に受信された第１ＱＫＤ鍵の第ｉシンボル／ビット（または、第１デバイスに関連付けられた第１中間シンボルセット（例えば、第１部分鍵ＰＫａｂ１）について）であり、ステップ５２２の受信されたインディケーションから導き出され得る。同様に、第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第１中間シンボルセットのシンボル／ビットを全て破棄することにより、第２共有鍵ＫＳ２（例えば、第１中間シンボルセットのシンボル／ビット）を決定する。第１部分鍵ＰＫａｂ２）は、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第１中間シンボルセットのシンボル／ビット（例えば、第１部分鍵ＰＫａｂ２）を除く。（Ｔａｂ（ｉ）＝＝Ｒａｂ（ｉ）およびＴａｃ（ｉ）＝＝Ｒａｃ（ｉ））が、ｉ番目に受信された第２ＱＫＤ鍵のシンボル／ビット（すなわち、第２ＱＫＤ鍵のシンボル／ビット）を効率的にするために使用される。第２デバイスに関連付けられた第２中間シンボルセット）は、ステップ５２５で受信されたインディケーションから導き出され得る。

【0252】

これにより、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋは、それぞれ暗号化通信を用いて第１および第２共有鍵ＫＳ１、ＫＳ２を決定することができる。ステップ５３１において、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａおよび１０４ｋは、それぞれ、クラシック通信チャネル（例えば、ＱＫＤリンク１０３ａおよび１０３ｋのクラシック通信チャネル１０３ａ－２および１０３ｋ－２、および／または他のクラシック通信チャネル）を用いて、第１および第２共有鍵ＫＳ１およびＫＳ２をエラー訂正およびプライバシー強化して、最終共有鍵ＫＦｂｃを合意および／または形成する。これにより、ＱＫＤリンク装置１０２（例えば、Ａｌｉｃｅ）に代わって、第１エンドポイントデバイス１０４ａと第２エンドポイントデバイス１０４ｂ（例えば、それぞれＢｏｂとＣａｒｏｌ）が最終共有鍵ＫＦｂｃを共有する。したがって、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋは、それらの間のセキュアな通信および／または任意の他の有用な暗号化作動などにおいて、最終共有鍵ＫＦｂｃを使用してもよい。

【0253】

別の例では、図５ａのＢＢ８４プロトコル５００の修正バージョンが図５ｃに示されており、ここでは、送信者またはＱＫＤリンク装置１０２は、信頼できない第３パーティであってもよく、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａおよび１０４ｋの間によって共有鍵を導出することはできない。図５ｂの例示的なＱＫＤプロトコル５４０では、ＢＢ８４プロトコル５００は、送信側デバイスまたはＱＫＤリンク装置１０２および／または対応するエンドポイントデバイス１０４ａおよび１０４ｋが量子暗号鍵を交換および／または送信し、少なくとも１対のエンドポイントデバイス１０４ａおよび１０４ｋ間で量子的にセキュアな暗号鍵を共有することに基づいてさらに変更され、送信側デバイスまたはＱＫＤリンク装置１０２は、信頼できないデバイスであり得る。これは、例えば、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋが、第１および第２ＱＫＤ鍵を受信するための受信基底、および／または、第１および／または第２ＱＫＤ鍵を送信するための送信基底を予約するなどの情報を保持することによって達成することができるが、これに限定されるものではない。これは、送信側デバイスまたはＱＫＤリンク装置１０２（例えば、第３者デバイス／中間パーティ）が、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋ間の量子的にセキュアな鍵の最終的な合意／共有を知らないようにする。これは、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋ間の最終共有鍵が、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋのみに知られていることを意味するが、送信側デバイスまたはＱＫＤリンク装置１０２に必要とされる信頼レベルは低下してもよい、または信頼されていないことを意味する。これは、ＱＫＤリンク装置または送信側デバイス１０２が、路側キャビネットまたは他の公衆電気通信サイトのような公衆環境で演算または使用される場合に有用である可能性がある。図５ｃは、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋ間の最終共有鍵または合意鍵のセキュリティを損なうことなく、ＱＫＤリンク装置１０２が低下した信頼レベルまたは不信レベルなどで演算することができるという性質を達成するために、図５ａまたは５ｂのＢＢ８４ ＱＫＤプロトコル５００またはＱＫＤプロトコル５２０のさらなる変更を含む別の例示的なＱＫＤプロトコル５４０を示す。

【0254】

図５ｃを参照すると、図１ａのＱＫＤ交換システム１００のＱＫＤリンク装置１０２および／または図１ａ～４のいずれかのためのＱＫＤリンク装置またはＱＫＤ交換システム、その変形、その組み合わせ、および／または本明細書で説明され、および／または用途によって要求される別の例示的なＱＫＤプロトコル５４０を示す流れ図である。単純化のために、図３Ａ～１ｉの参照符号は、図５ｃのＱＫＤプロトコル／プロセス５４０の類似または同一のコンポーネント／特徴を示すために再使用される。この例では、ＱＫＤリンク装置１０２（例えば、Ａｌｉｃｅ）は、コントローラ１１０と、量子通信コンポーネント（ＱＣＣ）１０６と、ＣＴＲＣコンポーネント１０８とを含み、ここで、第１および第２ＱＫＤリンク１０３ａおよび１０３ｋは、それぞれ第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａおよび１０４ｋ（例えば、それぞれＢｏｂおよびＣａｒｏｌ）に割り当てられている。この例では、ＱＣＣ １０６は、少なくとも複数の量子送信機１０６ａ－１～１０６ｋ－１および少なくとも複数の量子受信機１０６ａ－２～１０６ｋ－２を含み、第１エンドポイントデバイス１０４ｂ（例えばＢｏｂ）は、量子送信機（Ｑ－ＴＸ）１０５ａ－３およびクラシックトランシーバ（ＣＣ）１０５ａ－２を含み、第２エンドポイントデバイス１０４ｋ（例えばＣａｒｏｌ）は、量子送信機（Ｑ－ＴＸ）１０５ｋ－３およびクラシックトランシーバ（ＣＣ）１０５ｋ－２を含み、これらの間にそれぞれのＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋを形成する。第１エンドポイントデバイス１０４ａに割り当てられた第１ＱＫＤリンク１０３ａは、ＱＫＤプロトコル５４０の実行中に、第１エンドポイントデバイス１０４ａの量子送信機（ＱＴＸ）１０５ａ－３からＱＣＣ １０６に量子情報を送信し、ＱＣＣ １０６のＱ－ＲＸ １０６ａ－２が受信するための第１一方向量子チャネル１０３ａ－１と、第１エンドポイントデバイス１０４ａに割り当てられたＣＴＲＣコンポーネント１０８の第１ＣＴＲＸ １０８ａと第１エンドポイントデバイス１０４ａのＣＣ１０５ａ－２との間でクラシック情報を送信するための双方向クラシックチャネル１０３ａ－２とを含む。第２エンドポイントデバイス１０４ｋに割り当てられた第２ＱＫＤリンク１０３ｋは、ＱＫＤプロトコル５４０の間に、第２エンドポイントデバイス１０４ｋの量子送信機（Ｑ－ＴＸ）１０５ｋ－３からＱＣＣ １０６に量子情報を送信し、ＱＣＣ １０６のＱ－ＲＸ １０６ｋ－２による受信のための第１一方向量子チャネル１０３ｋ－１と、第２エンドポイントデバイス１０４ｋのＣＴＲＣコンポーネント１０８に割り当てられた第２ＣＴＲＸ １０８ｋと第２エンドポイントデバイス１０４ｋのＣＣ１０５ｋ２との間でクラシック情報を送信するための双方向クラシックチャネル１０３ｋ－２とを含む。

【0255】

ＱＫＤプロトコル／プロセス５４０は、ＢＢ８４プロトコル５００およびＱＫＤプロトコル５２０の修正バージョンであり、ＱＫＤリンク装置１０２（地上光ファイバ装置であってもよい）は、第１および第２ＱＫＤリンク１０３ａおよび１０３ｋを介してそれぞれ第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａおよび１０４ｋ（例えば、それぞれＢｏｂおよびＣａｒｏｌ）に通信結合される。ＱＫＤプロトコル／プロセス５４０は、以下のＱＫＤサブプロセス５４０ａ、５４０ｂ、および５４０ｃを含んでもよい。第１ＱＫＤサブプロセス５４０ａにおいて、第１エンドポイントデバイス１０４ａ（例えばＢｏｂ）とＱＫＤリンク装置１０２（例えばＡｌｉｃｅ）は、第１部分鍵（例えば第１部分鍵ＰＫａｂ）とも呼ばれる第１中間シンボルセットを共有する。第２ＱＫＤサブプロセス５４０ｂにおいて、第２エンドポイントデバイス１０４ｋ（例えば、Ｃａｒｏｌ）とＱＫＤリンク装置１０２（例えば、Ａｌｉｃｅ）は、第２部分鍵（例えば、第２部分鍵ＰＫａｃ）とも呼ばれる第２中間シンボルセットを共有する。第３ＱＫＤサブプロセス５４０ｃでは、ＱＫＤリンク装置１０２（例えば、Ａｌｉｃｅ）に代わって、第１エンドポイント１０４ａと第２エンドポイント１０４ｋ（例えば、Ｂｏｂ、Ｃａｒｏｌ）とが最終鍵を合意して共有する。第１および第２エンドポイント１０４ａ、１０４ｋは、共有された最終鍵が合意されたときに、それらの間で暗号化されたまたはセキュアな通信を使用してもよい。したがって、ＱＫＤプロトコル／プロセス５４０は、第１ＱＫＤサブプロセス５４０ａ、第２ＱＫＤサブプロセス５４０ｂ、および第３ＱＫＤサブプロセス５４０ｃからの以下のステップを含む。

【0256】

ＱＫＤプロトコル／プロセス５２０の第１ＱＫＤサブプロセス５４０ａは、ステップ５４１において、第１エンドポイントデバイス１０４ａが、Ｓａｂ（例えば１００００００量子鍵ビット／シンボル、Ｓａｂ）として表される第１ＱＫＤ鍵をＱＫＤリンク１０３ａの第１量子チャネル１０３ａ－１を介してＱＫＤリンク装置１０２に送信するステップを含み、Ｑ－ＴＸ １０５ａ－３は、第１送信基底セットＴａｂを用いて第１ＱＫＤ鍵を送信する。ＱＫＤリンク装置１０２は、第１受信基底セットＲａｂを用いてＱ－ＲＸ １０６ａ－２を介して第１ＱＫＤ鍵の量子送信を受信する。例えば、第１エンドポイントデバイス１０４ａは、第１ＱＫＤ鍵を第１エンドポイントデバイス１０４ａにおいてランダムビット発生器（図示せず）を用いて生成することを制御するコントローラ（図示せず）を含み、コントローラは、Ｑ－ＴＸ １０５ａ－３を制御して、第１ＱＫＤ鍵（生成されたランダムビットストリーム）を、第１エンドポイントデバイス１０４ａのＱＫＤリンク１０３ａに割り当てられた第１量子チャネル１０３ａ－１（例えば、光チャネル／光ファイバ）を用いて、第１エンドポイントデバイス１０４ａのＱＣＣ １０６に割り当てられたＱ－ＲＸ １０６ａ－２に送信する。
代替的にまたは追加的に、オプションとして、第１エンドポイントデバイス１０４ａは、ＱＫＤ鍵（例えば、第１ＱＫＤ鍵）をＱＫＤリンク装置１０２に送信するためのＱＫＤプロトコル５４０を実行するステップ５４１において、１つ以上のＱＫＤ鍵をセキュアに（例えば、量子安全に）受信してもよい。

【0257】

ステップ５４２において、ＱＫＤリンク装置１０２は、ＱＫＤリンク装置１０２のＱ－Ｒｘ１０６ａ－１によって有効に受信された第１ＱＫＤ鍵のシンボル／ビットのインディケーション（例えば、受信ビット数（＃２、＃７１８、＃２８１８、・・・－約１０００個の値が期待）を、ＱＫＤリンク１０３ａのクラシックチャネル１０３ａ－２を介して第１エンドポイントデバイス１０４ａに送信する。ステップ５４３において、ＱＫＤリンク装置１０２は、有効受信ビットの受信されたインディケーションに対応する受信シンボル／ビットの基底値（Ｒａｂで表される）をＱＫＤリンク１０３ａのクラシックチャネル１０３ａ－２を介して送信する。例えば、ＱＫＤリンク装置１０２のコントローラ１１０は、第１エンドポイントデバイス１０４ａの第１ＱＫＤリンク１０３ａの第１クラシックチャネル１０３ａ－２を介して受信基底Ｒａｂを送信するためのクラシック送信用の受信基底Ｒａｂとして、第１エンドポイントデバイス１０４ａのＣＴＲＣコンポーネント１０８に割り当てられたＣＴＲＸ １０８ａを介して、第１ＱＫＤ鍵を受信するための受信基底Ｒａｂをスイッチング／ルーティングする。第１エンドポイントデバイス１０４ａは、第１エンドポイントデバイス１０４ａのＱＫＤリンク１０３ａの第１量子チャネル１０３ａ－１を介してＱＫＤリンク装置１０２に第１ＱＫＤ鍵を送信するために、第１エンドポイントデバイス１０４ａのＱ－ＴＸ １０４ａ－３によって使用される送信基底（Ｔａｂとして表される）を開示しない。すなわち、第１エンドポイントデバイス１０４ａは、ＱＫＤリンク１０３ａの第１量子チャネル１０３ａ－１を介してＱＫＤリンク装置１０２に第１ＱＫＤ鍵を送信するために第１エンドポイントデバイス１０４ａのＱ－ＴＸ １０４ａ－３によって使用される送信基底（Ｔａｂとして表される）をＱＫＤリンク装置１０２から予約する。これは、この時点で、ＱＫＤリンク装置１０２は、第１エンドポイントデバイス１０４ａによって送信された第１ＱＫＤ鍵の約５０％のシンボル／ビットしか知らないことを意味する。これは、ＱＫＤリンク装置１０２が送信の基底を知らないため、第１エンドポイントデバイス１０４ａのＱＴｘ１０５ａ－３から第１ＱＫＤ鍵を受信する量子送信のための受信基底Ｒａｂをランダムに生成し、推測しなければならないからである。

【0258】

したがって、第１エンドポイントデバイス１０４ａのみが、ａ）Ｑ－ＴＸ １０５ａ－３が第１ＱＫＤ鍵を送信するために使用した送信基底Ｔａｂ、ｂ）ＱＫＤリンク装置１０２のＱ－ＲＸ １０６ａ－２が第１ＱＫＤ鍵を受信するために使用したシンボル／ビットの基底値であり、Ｒａｂとして表されるもの、ｃ）ステップ５４２のインディケーションで示されるように、ＱＫＤリンク装置１０２によって受信された第１ＱＫＤ鍵の有効に受信されたシンボル／ビットである。ＱＫＤリンク装置１０２は、ａ）Ｑ－ＲＸ １０６ａ－２によって第１ＱＫＤ鍵を受信するために使用された受信基底Ｒａｂ、およびｂ）ＱＫＤリンク装置１０２によって受信された第１ＱＫＤ鍵の有効に受信されたシンボル／ビットのインディケーションのみを知る。従って、第１エンドポイントデバイス１０４ａは、ＱＫＤリンク装置１０２によって有効に受信された第１ＱＫＤ鍵の第ｉ第１シンボル／ビットのＴａｂ（ｉ）＝＝Ｒａｂ（ｉ）のシンボル／ビットを除いて、第１ＱＫＤ鍵のすべてのシンボル／ビットを破棄することによって、第１エンドポイントデバイス１０４ａに関連付けられた第１中間シンボルセット（例えば、第１部分鍵ＰＫａｂ１）を決定することができる。ＱＫＤリンク装置１０２はまた、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第１中間シンボルセット（例えば、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第１中間シンボルセット）を決定する。ＱＫＤリンク装置１０２が有効に受信しなかった第１ＱＫＤ鍵のすべてのシンボル／ビットを破棄し、ＱＫＤリンク装置１０２が有効に受信した第１ＱＫＤ鍵の各第ｉのシンボル／ビットについて、第１ＱＫＤ鍵のビット／シンボルのみをＲａｂ（ｉ）のために保持することによって、これは、ステップ５４２のインディケーションから導き出され得る。したがって、ＱＫＤリンク装置１０２は、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた中間シンボルセット（第１部分鍵ＰＫａｂ２）を用いて、第１エンドポイントデバイス１０４ａに関連付けられた第１中間シンボルセット（例えば、第１部分鍵ＰＫａｂ１）の約５０％のみを正確に導出または推測することができる。

【0259】

ＱＫＤプロトコル／プロセス５４０の第１ＱＫＤサブプロセス５４０ａは繰り返されるが、ＱＫＤプロトコル／プロセス５４０の第２ＱＫＤサブプロセス５４０ｂでは、第２ＱＫＤ鍵に第２エンドポイントデバイス１０４ｋとＱＫＤリンク装置１０２が使用される。すなわち、第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、第２ＱＫＤ鍵を発生させるためにランダムビット発生器（図示せず）を使用することもでき、ここで、第２エンドポイントデバイス１０４ｋにおけるコントローラ（図示せず）は、ＱＴＸ １０５ｋ－３を制御して、第２ＱＫＤ鍵（生成されたランダムビットストリーム）をＱＣＣ １０６の量子受信機（Ｑ－ＲＸ）１０６ｋ－２に送信し、ＱＣＣ １０６は、第２ＱＫＤリンク１０３ｋの第２量子チャネル１０３ｋ－１（例えば、光チャネル／光ファイバ）を介して第２エンドポイントデバイス１０４ｋから第２ＱＫＤ鍵を受信するために第２エンドポイントデバイス１０４ｋに割り当てられる。また、送信側デバイス／ＱＫＤリンク装置１０２は、第２ＱＫＤ鍵を受信するための受信基底を、第２エンドポイントデバイス１０４ｋの第２ＱＫＤリンク１０３ｋに割り当てられた第２クラシックチャネル上で受信基底を送信するために、ＱＣＣ １０６のＱ－ＲＸ １０６ａ－２を介して、第２エンドポイントデバイス１０４ｋに割り当てられたＣＴＲＣコンポーネント１０８のＣＴＲＸ １０８ｂにスイッチング／ルーティングする。第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、第２エンドポイントデバイス１０４ｋの第２ＱＫＤリンク１０３ｋに割り当てられた第２量子チャネル上でＱＫＤリンク装置１０２に第２ＱＫＤ鍵を送信するために第２エンドポイントデバイス１０４ｋによって使用される送信の基礎を開示しないので、受信された第２ＱＫＤ鍵は、第２部分鍵と呼ばれてもよい。これは、ＱＫＤリンク装置１０２も、第２ＱＫＤ鍵の受信ビットの約５０％しか知らないことを意味する。

【0260】

例えば、ＱＫＤプロトコル／プロセス５４０の第２ＱＫＤサブプロセス５４０ｂは、ステップ５４４において、第２エンドポイントデバイス１０４ｋが、第２送信基底セットＴａｃを用いて、第２エンドポイントデバイス１０４ｋの第２ＱＫＤリンク１０３ｋに割り当てられた第２量子チャネル１０３ｋ－１上で、Ｓａｃ（例えば、１００００００量子鍵ビット／シンボル、Ｓａｃ）として表される第２ＱＫＤ鍵をＱ－ＴＸ １０５ｋ－３を介して送信するステップを含む。ＱＫＤリンク装置１０２は、第２受信基底セットＲａｃを用いてＱ－ＲＸ １０６Ｋ－２を介して第２ＱＫＤ鍵の量子送信を受信する。例えば、第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、第２ＱＫＤ鍵を発生させるためにランダムビット発生器（図示せず）の使用を制御するコントローラ（図示）を含み、第２エンドポイントデバイス１０４ｋのコントローラは、Ｑ－ＴＸ １０５ｋ－３を制御して、第２ＱＫＤ鍵（生成されたランダムビットストリーム）をＱＣＣ １０６のＱ－ＲＸ １０６ｋ－２に送信し、ＱＣＣ １０６は、第２ＱＫＤリンク１０３ｋの第２量子チャネル１０３ｋ－１（例えば、光チャネル／光ファイバ）を介して第２エンドポイントデバイス１０４ｋから第２ＱＫＤ鍵を受信するために第２エンドポイントデバイス１０４ｋに割り当てられる。代替的にまたは追加的に、またはオプションとして、第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、ＱＫＤ鍵を送信するためのＱＫＤプロトコル５４０を実行するために、１つ以上のＱＫＤ鍵を（例えば、量子的に）セキュアに受信してもよい（例えば、量子的にセキュアに）。第２ＱＫＤ鍵）は、ＱＫＤリンク装置１０２に送信される。

【0261】

ステップ５４５で、ＱＫＤリンク１０３ｋのクラシックチャネル１０３ｋ－２を介して、ＱＫＤリンク１０３ｋのＱＣＣ １０６のＱ－ＲＸ １０６ｋ－２によって有効に受信された第２ＱＫＤ鍵のシンボル／ビットのインディケーション（例えば、受信ビット数（＃１０、＃５３２、＃１０４５、…－約１０００の値が期待）を第２エンドポイントデバイス１０４ｋに送信する。ステップ５４６において、ＱＫＤリンク装置１０２は、有効受信ビットの受信されたインディケーションに対応する受信シンボル／ビットの基底値（Ｒａｃとして表される）をＱＫＤリンク１０３ｋのクラシックチャネル１０３ｋ－２を介して送信する。例えば、ＱＫＤリンク装置１０２のコントローラ１１０はまた、第２エンドポイントデバイス１０４ｋのＣＴＲＣコンポーネント１０８に割り当てられたＣＴＲＸ １０８ｋを介して、クラシック送信としての第２ＱＫＤ鍵を受信するために、Ｑ－ＲＸ １０６ｋ－２が使用する受信基底Ｒａｃをスイッチング／ルーティングする。これにより、ＱＫＤリンク装置１０２は、第２ＱＫＤリンク１０３ｋのクラシックチャネル１０３ｋ－２を介して、第２エンドポイントデバイス１０４ｋに受信基底Ｒａｃを示すデータを送信する。第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、ＱＫＤリンク１０３ｋの第２量子チャネル１０３ｋ－１を介してＱＫＤリンク装置１０２に第２ＱＫＤ鍵を送信するために第２エンドポイントデバイス１０４ｋのＱ－ＴＸ １０５ｋ－３によって使用される送信基底（Ｔａｃとして表される）を開示しない。すなわち、第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、ＱＫＤリンク装置１０２から、第２エンドポイントデバイス１０４ｋのＱＫＤリンク１０３ｋの第２量子チャネル１０３ｋ－１上で第２ＱＫＤ鍵を送信するために第２エンドポイントデバイス１０４ｋのＱ－ＴＸ １０５ｋ－３によって使用される送信基底（Ｔａｃとして表される）を保持する。これは、この時点で、ＱＫＤリンク装置１０２は、第２エンドポイントデバイス１０４ｋによって送信された第２ＱＫＤ鍵の約５０％のシンボル／ビットしか知らないことを意味する。これは、ＱＫＤリンク装置１０２が送信の基底を知らないため、第２エンドポイントデバイス１０４ｋのＱ－ＴＸ １０５Ｋ－３から第２ＱＫＤ鍵を受信する量子送信のための受信基底Ｒａｃをランダムに生成し、推測しなければならないからである。

【0262】

したがって、第２エンドポイントデバイス１０４ｋのみが、ステップ５４５のインディケーションに示されるように、ａ）ＱＫＤリンク装置１０２へ第２ＱＫＤ鍵を送信するためにＱ－ＴＸ １０５ｋ－３が使用する送信基底Ｔａｃ、ｂ）ＱＫＤリンク装置１０２のＱＣＣ １０６のＱ－ＲＸ １０６ｋ－２が、Ｒａｃとして表される第２ＱＫＤ鍵を受信するために使用するシンボル／ビットの基底値、およびｃ）ＱＫＤリンク装置１０２によって受信された第２ＱＫＤ鍵の有効に受信されたシンボル／ビットを知っている。ＱＫＤリンク装置１０２は、ａ）第２ＱＫＤ鍵を受信するためにＱＫＤリンク装置１０２のＱＣＣ １０６のＱ－ＲＸ １０６ｋ－２によって使用された受信基底Ｒａｃ、およびｂ）ＱＫＤリンク装置１０２によって受信された第２ＱＫＤ鍵の有効に受信されたシンボル／ビットのインディケーションのみを知る。第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、ＱＫＤリンク装置１０２によって有効に受信された第２ＱＫＤ鍵のｉ番目のシンボル／ビットのＴａｃ（ｉ）＝＝Ｒａｃ（ｉ）以外のシンボル／ビットを除いて、第２ＱＫＤ鍵のすべてのシンボル／ビットを破棄することによって、第２エンドポイントデバイス１０４ｋに関連付けられた第２中間シンボルセット（例えば、第２部分鍵ＰＫａｃ１）を決定する。ＱＫＤリンク装置１０２は、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第２中間シンボルセット（例えば、第２中間シンボルセット）を決定する。第２部分鍵ＰＫａｃ２）は、第２エンドポイントデバイス１０４ｋが有効に受信しなかった第２ＱＫＤ鍵のすべてのシンボル／ビットを破棄し、ＱＫＤリンク装置１０２が有効に受信した第２ＱＫＤ鍵の各ｉ番目のシンボル／ビットについて、Ｒａｃ（ｉ）の第２ＱＫＤ鍵のビット／シンボルのみを保持することによって、ステップ５４５の受信されたインディケーションから導き出され得る。したがって、ＱＫＤリンク装置１０２は、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第２中間シンボルセット（例えば、第２部分鍵ＰＫａｃ２）を用いて、第２エンドポイントデバイス１０４ｋに関連付けられた第１中間シンボルセット（例えば、第２部分鍵ＰＫａｃ１）の約５０％のみを正確に導出または推測することができる。

【0263】

従って、ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第１中間シンボルセットと、ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第２中間シンボルセット（例えば、ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第２中間シンボルセット）とは、ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第１中間シンボルセットと、ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第２中間シンボルセットと、ＱＫＤリンクＱＫＤリンク装置１０２により第１部分鍵ＰＫａｂ２と第２部分鍵ＰＫａｃ２）が決定された後、ＱＫＤリンク装置１０２は、これら第１および第２中間シンボルセット（例えば、第１および第２中間シンボルセット）と排他的論理和をとる。第１および第２部分鍵ＰＫａｂ２，ＰＫａｃ２）は共に結合され、得られた排他的論理和符号（ＯＲ鍵）は、第２ＱＫＤリンク１０３ｋの第２クラシックチャネル上で第２エンドポイントデバイス１０４ｋに、またはそのＱＫＤリンク１０３ａ／１０３ｋのクラシックチャネル上でも双方に送信される。第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋは、暗号化通信（例えば、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、ＱＫＤリンク１０３ａおよび１０３ｋの第１および第２クラシックチャネル上のＱＫＤリンク１０３ａおよび１０３ｋ上の以前の共有鍵、またはＱＫＤリンク１０２が知らない合意鍵を用いて、ＱＫＤリンク装置１０２を介して正確な測定基底を発見し、送信された元のビットの約２５％の新しい元の鍵を生成し、次いで、エラー訂正、ビットフィルタリングおよび／またはプライバシー強化などを実行して、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａおよび１０４ｋ間で生成された前駆鍵となる最終共有鍵を生成し、合意する。第１および第２エンドポイントデバイスは、ＱＫＤリンク装置１０２に対して送信基底ＴａｂおよびＴａｃが秘匿されているので、ＱＫＤリンク装置１０２に対して未知である最終共有鍵を、それらの間のセキュアな通信においておよび／または用途の要件として使用されてもよい。

【0264】

第１ＱＫＤサブプロセス５４０ａから、第１エンドポイントデバイス１０４ａおよびＱＫＤリンク装置１０２は、対応する第１中間シンボルセット（例えば、第１部分鍵ＰＫａｂ１および第１部分鍵ＰＫａｂ２）を決定している。同様に、第２ＱＫＤサブプロセス５４０ｂから、第２エンドポイントデバイス１０４ｋおよびＱＫＤリンク装置１０２は、対応する第２中間シンボルセット（例えば、第２部分鍵ＰＫａｃ１および第２部分鍵ＰＫａｃ２）を決定している。上記したように、第１および第２ＱＫＤサブプロセス５４０ａおよび５４０ｂは順次実行され、これは例示にすぎず、本発明はこれに限定されないが、当業者は、第１および第２ＱＫＤサブプロセス５４０ａおよび５４０ｂは、異なる順序および／または異なる時間で同時に実行されてもよく、および／または、ＱＫＤサブプロセス５４０ａおよび５４０ｂの各々の１つ以上のステップは、他のＱＫＤサブプロセス５４０ｂおよび５４０ａの各々の１つ以上のステップとそれぞれインタリーブされてもよい、などを理解すべきである。本明細書に記載されたもの、および／または、用途の要件に応じた、それらの組み合わせ、それらの変更が適用される。

【0265】

いずれの場合も、第１および第２ＱＫＤサブプロセス５４０ａ、５４０ｂが完了すると、ＱＫＤプロトコル／プロセス５４０の第３ＱＫＤサブプロセス５４０ｃは、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第１中間シンボルセット（例えば第１部分鍵ＰＫａｂ２）を、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第２中間シンボルセット（例えば第２部分鍵ＰＫａｃ２）で暗号化することにより、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第１中間シンボルセット（例えば第１部分鍵ＰＫａｂ２）を暗号化するステップ５４７に基づいて実行される。例えば、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第１中間シンボルセットとＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第２中間シンボルセットとは、ＸＯＲタイプの演算を用いて結合され、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた暗号化された第１中間シンボルセット（例えば、第１部分鍵ＰＫａｂ２ ＸＯＲ第２部分鍵ＰＫａｃ２）を形成することができる。一旦暗号化されると、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた暗号化された第１中間シンボルセットは、第２エンドポイントデバイス１０４ｋの第２ＱＫＤリンク１０３ｋのクラシックチャネル１０３ｋ－２を介して暗号化された形で送信される。例えば、ＱＫＤリンク装置１０２は、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第１中間シンボルセット（例えば、第２部分鍵ＰＫａｂ２）を、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第２中間シンボルセット（例えば、量子ビットを使用する場合、ＱＫＤリンク装置１０２は、第２エンドポイントデバイス１０４ｋにＰＫａｂ２ ＸＯＲ ＰＫａｃ２を送信することができる）を用いて、ＸＯＲタイプ演算またはＯＴＰ演算などを用いて、暗号化することができる。

【0266】

ステップ５４８において、第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、ＱＫＤリンク装置に関連付けられた暗号化された第１中間シンボルセット（例えば、暗号化された第１部分鍵＝ＰＫａｂ２ＸＯＲ ＰＫａｃ２）を受信し、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第２中間シンボルセット（例えば、第２部分鍵ＰＫａｃ２）を用いて、ＱＫＤリンク装置に関連付けられた暗号化された第１中間シンボルセットを解読する。第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第２中間シンボルセット（例えば、第２部分鍵ＰＫａｃ２）を決定することができる。第２エンドポイントデバイス１０４ｋが、ａ）第２ＱＫＤ鍵をＱＫＤリンク装置１０２に送信するために第２エンドポイントデバイス１０４ｋのＱ－ＴＸ １０５ｋ－３によって使用された送信基底Ｔａｃ、ｂ）Ｒａｃとして表される第２ＱＫＤ鍵を受信するためにＱＫＤリンク装置１０２のＱ－ＲＸ １０６ｋ－２によって使用されたシンボル／ビットの基底値、およびｃ）ＱＫＤリンク装置１０２によって受信された第２ＱＫＤ鍵の有効に受信されたシンボル／ビットであることを知っているので、ＱＫＤリンク装置１０２によって決定され、使用される。この知識に基づいて、第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第１中間シンボルセット（例えば、第１部分鍵ＰＫａｂ２）を暗号化するために使用される、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第２中間シンボルセット（例えば、第２部分鍵ＰＫａｃ２）を導出することができる。例えば、第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、ＰＫａｃ２ ＸＯＲ（ＰＫａｂ２ ＸＯＲ ＰＫａｃ２）＝ＰＫａｂ２に基づいて、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第１中間シンボルセット（例えば、第１部分鍵ＰＫａｂ２）を計算する。これにより、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第１中間シンボルセット（例えば、第１部分鍵ＰＫａｂ２）は、第１エンドポイントデバイス１０４ａ、第２エンドポイントデバイス１０４ｋおよびＱＫＤリンク装置１０２の間で効果的に共有されている。しかしながら、第３ＱＫＤプロセス５４０ｃの時点では、ＱＫＤリンク装置１０２および第２エンドポイントデバイス１０４ｋの双方は、第１エンドポイントデバイス１０４ａに関連付けられた第１中間シンボルセット（例えば、第１部分鍵ＰＫａｂ１）のすべての値を知らない。この値は、第１エンドポイントデバイス１０４ａによって基底値Ｒａｂを用いて決定される。しかしながら、これは、第１エンドポイントデバイス１０４ａが、第１エンドポイントデバイス１０４ａに関連付けられた第１中間シンボルセット（例えば、第１部分鍵ＰＫａｂ１）をもたらす第１ＱＫＤ鍵を送信するために、第１エンドポイントデバイス１０４ａのＱ－ＴＸ １０５ａ－３のシンボル／ビットの基底値Ｔａｂを保持しているためである。したがって、ＱＫＤリンク装置１０２と第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第１中間シンボルセット（例えば、第１部分鍵ＰＫａｂ２）を用いて、第１エンドポイントデバイス１０４ａに関連付けられた中間シンボルセット（例えば、第１部分鍵ＰＫａｂ１）の約５０％しか正しく導出または推測できない。

【0267】

ステップ５４９において、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋは、第１ＱＫＤ鍵の送信ビットの基底値Ｔａｂを表すデータを含む基底値を第２エンドポイントデバイス１０４ｋに送信し、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋ間でセキュアまたは暗号化された通信を実行することができる。例えば、第１エンドポイントデバイス１０４ａは、第１エンドポイントデバイス１０４ａのＱＫＤリンク１０３ａのクラシック通信チャネル１０３ａ－２を介して、ＱＫＤリンク装置１０２を介して第２エンドポイントデバイス１０４ｋにアドレスされたこれらの基底値（例えば、Ｔａｂ）を送信することができる。ＱＫＤリンク装置１０２のＣＴＲＣコンポーネント１０８のＣＴＲＸ １０８ａは、これらの基底値を受信することができ、ＣＴＲＣコンポーネント１０８は、第２エンドポイントデバイス１０４ｋのＱＫＤリンク１０３ｋのクラシック通信チャネル１０３ｋ－２を介して送信するために、これらの受信した基底値を、第２エンドポイントデバイス１０４ｋのＱＫＤリンク１０３ｋに関連付けられたＣＴＲＸ １０８ｋに単純にルーティングして送信する。暗号化された通信により、ＱＫＤリンク装置１０２は、ＱＫＤリンク装置１０２との間で送信される通信データを解読することができない。例えば、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋは、ＱＫＤリンク装置１０２から予約された送信ビットＴａｂの基底値を表すデータを解読または導出することができないように、予め共有された鍵または合意された鍵／チャネルなどを用いて、セキュアまたは暗号化された通信を行うことができる。これにより、第２エンドポイントデバイス１０４Ｋのみが、第１ＱＫＤ鍵の送信ビットＴａｂの基底値を受信する。また、第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ，１０４ｋ間の共有鍵を決定するための受信ビットの基底値Ｒａｂを受信する。代替オプションとして、第１エンドポイントデバイス１０４ａは、ＱＫＤリンク装置１０２をバイパスする代わりに、任意のＱＫＤリンク１０３ａおよび１０３ｋに含まれるチャネルとは異なる他のまたは異なるクラシック通信チャネル上で、第１ＱＫＤ鍵の送信ビットＴａｂのこれらの基底値（例えば、Ｔａｂおよび／またはＲａｂ）を第２エンドポイントデバイス１０４ｋに送信することができ、基底値は、送信ビットＴａｂの基底値を表すデータを含む。他のまたは異なるクラシック通信チャネルは、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋがＱＫＤリンク装置１０２から独立して通信できるように、任意の他のクラシック無線または有線通信チャネル（例えば、ＰＳＴＮ、他の電気通信プロバイダ、移動通信など）とすることができる。さらに、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋは、他のまたは異なるクラシック通信チャネル上で、以前に合意／共有された鍵に基づいて暗号化通信またはセキュアな通信を実行することができ、これにより、第１エンドポイントデバイス１０４ａによってＱＫＤリンク装置から予約された送信基底Ｔａｂを盗聴者が決定することをさらに最小限にする。

【0268】

ステップ５５０において、第２および第１エンドポイントデバイス１０４ｋ、１０４ａは、第２ＱＫＤ鍵を送信するためにＱ－ＴＸ １０５Ｋ－３が使用する送信ビットの基底値Ｔａｃを表すデータを含む基底値を第１エンドポイントデバイス１０４ａに送信する、セキュアまたは暗号化された通信を行うことができる。例えば、第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、ＱＫＤリンク装置１０２を介して、第２エンドポイントデバイス１０４ｋのＱＫＤリンク１０３ｋのクラシック通信チャネル１０３ｋ－２を介して第１エンドポイントデバイス１０４ａにアドレスされたこれらの基底値（例えば、Ｔａｃ）を送信することができる。
ＱＫＤリンク装置１０２のＣＴＲＣコンポーネント１０８のＣＴＲＸ １０８ｋは、これらの基底値を受信することができ、ここで、ＣＴＲＣコンポーネント１０８は、第１エンドポイントデバイス１０４ａのＱＫＤリンク１０３ａのクラシック通信チャネル１０３ａ－２を介して送信するために、これらの受信した基底値を、第１エンドポイントデバイス１０４ａのＱＫＤリンク１０３ａに関連付けられたＣＴＲＸ １０８ａに単純にルーティングおよび送信する。暗号化された通信により、ＱＫＤリンク装置１０２は、ＱＫＤリンク装置１０２との間で送信される通信データを解読することができない。第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋは、ＱＫＤリンク装置１０２から予約された送信ビットの基底値を表すデータを解読または導出できないように、事前共有鍵等を用いて互いにセキュアまたは暗号化された通信を行うことができる。これにより、第１エンドポイントデバイス１０４ａは、第１エンドポイントデバイス１０４ａと第２エンドポイントデバイス１０４ｋとの間の共有鍵を決定するための第２ＱＫＤ鍵を送信するための送信ビットの基底値Ｔａｃを受信する。代替オプションとして、第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、ＱＫＤリンク装置１０２をバイパスする代わりに、ＱＫＤリンク１０３ａおよび１０３ｋのいずれかに含まれるクラシック通信チャネルとは異なる他のまたは異なるクラシック通信チャネル上で、これらの基底値（Ｔａｃおよび／またはＲａｃ）を第１エンドポイントデバイス１０４ａに送信することもでき、基底値は、送信ビットの基底値Ｔａｃを表すデータを含む。他のまたは異なるクラシック通信チャネルは、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋがＱＫＤリンク装置１０２から独立して通信できるように、任意の他のクラシック無線または有線通信チャネル（例えば、ＰＳＴＮ、他の電気通信プロバイダ、または移動通信チャネルなど）とすることができる。

【0269】

第３ＱＫＤサブプロセス５４０ｃの段階では、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋは、ａ）基底値Ｔａｂ、Ｒａｂ、およびｂ）基底値Ｔａｃ、Ｒａｃの情報を有する。さらに、第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、ａ）第１エンドポイントデバイス１０４ａに関連付けられた第２部分鍵ＰＫａｂ２と、ｂ）第２エンドポイントデバイス１０４ｋに関連付けられた第２部分鍵ＰＫａｃ２との情報を有する。したがって、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋは、この情報とエラー訂正およびプライバシー強化とを用いて、最終共有鍵を決定することができる。例えば、第１エンドポイントデバイス１０４ａは、第１ＱＫＤ鍵のシンボル／ビットを除いて、第１ＱＫＤ鍵のすべてのシンボル／ビットを破棄することによって第１共有鍵ＫＳ１を決定し、ここで、（Ｔａｂ（ｉ）＝＝Ｒａｂ（ｉ）およびＴａｃ（ｉ）＝＝Ｒａｃ（ｉ）は、ＱＫＤリンク装置１０２によって有効に受信された第１ＱＫＤ鍵のｉ番目のシンボル／ビットについて、ステップ５４２で受信されたインディケーションから導き出され得る。同様に、第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第１中間シンボルセットのシンボル／ビット（例えば、第１部分鍵ＰＫａｂ２）を除いて、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第１中間シンボルセットのシンボル／ビット（例えば、第１部分鍵ＰＫａｂ２）のすべてを破棄することによって、第２共有鍵ＫＳ２を決定し、ここで、（Ｔａｂ（ｉ）＝＝Ｒａｂ（ｉ）およびＴａｃ（ｉ）＝＝Ｒａｃ（ｉ）は、ＱＫＤリンク装置１０２によって有効に受信された第２ＱＫＤ鍵のｉ番目のシンボル／ビットについて、ステップ５４５の受信されたインディケーションから導出され得る。

【0270】

従って、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋは、暗号化された通信を用いて、それぞれ第１および第２共有鍵ＫＳ１、ＫＳ２を決定することができる。ステップ５５１において、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａおよび１０４ｋは、それぞれ、クラシック通信チャネル（例えば、ＱＫＤリンク１０３ａおよび１０３ｋのクラシック通信チャネル１０３ａ－２および１０３ｋ－２、および／または、他のクラシック通信チャネル）を用いて、第１および第２共有鍵ＫＳ１およびＫＳ２をエラー訂正し、ビットフィルタリングし、および／または、プライバシー強化して、最終共有鍵ＫＦｂｃを合意および／または形成する。これにより、ＱＫＤリンク装置１０２（例えば、Ａｌｉｃｅ）に代わって、第１エンドポイントデバイス１０４ａと第２エンドポイントデバイス１０４ｋ（例えば、それぞれＢｏｂとＣａｒｏｌ）が最終共有鍵ＫＦｂｃを共有する。したがって、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋは、それらの間のセキュアな通信および／または任意の他の有用な暗号化作動などにおいて、最終共有鍵ＫＦｂｃを使用してもよい。

【0271】

別の例では、図５ｄには、図５ａのＢＢ８４プロトコル５００の別の修正バージョンが示されており、ここでは、送信者またはＱＫＤリンク装置１０２は、信頼できない第３パーティであってもよく、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａおよび１０４ｋの間の共有鍵を導出することはできない。図５ｄの例示的なＱＫＤプロトコル５６０では、ＢＢ８４プロトコル５００は、送信側デバイスまたはＱＫＤリンク装置１０２および／または対応するエンドポイントデバイス１０４ａおよび１０４ｋが量子暗号鍵を交換および／または送信し、少なくとも１対のエンドポイントデバイス１０４ａおよび１０４ｋ間で量子的にセキュアな暗号鍵を共有することに基づいてさらに変更され、送信側デバイスまたはＱＫＤリンク装置１０２は、信頼できないデバイスであり得る。これは、例えば、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋが、第１および第２ＱＫＤ鍵を受信するための受信基底、および／または、第１および／または第２ＱＫＤ鍵を送信するための送信基底を予約するなどの情報を保持することによって達成することができ、送信側デバイス１０２またはＱＫＤリンク装置１０２（例えば、第３者デバイス／中間パーティ）が知らないため、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋ間の最終的な合意／共有量子的にセキュアな鍵を導出することができない。これは、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋ間の最終共有鍵が、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋのみに知られていることを意味するが、送信側デバイスまたはＱＫＤリンク装置１０２に必要とされる信頼レベルは低下してもよい、または信頼されていないことを意味する。これは、ＱＫＤリンク装置または送信側デバイス１０２が、路側キャビネットまたは他の公衆電気通信サイトのような公衆環境で演算または使用される場合に有用である可能性がある。図５ｄは、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋ間の最終共有鍵または合意鍵のセキュリティを損なうことなく、ＱＫＤリンク装置１０２が低下した信頼レベルまたは不信レベルなどの下で演算することができるという性質を達成するために、図５ａ～５ｃを参照して説明したＢＢ８４ ＱＫＤプロトコル５００、ＱＫＤプロトコル５２０、またはＱＫＤプロトコル５４０のさらなる変更を含むＱＫＤプロトコル５６０の別の例を示す。

【0272】

図５ｄを参照すると、図１ａのＱＫＤ交換システム１００のＱＫＤリンク装置１０２および／または図１ａから４のいずれかのためのＱＫＤリンク装置またはＱＫＤ交換システム、その変形、その組み合わせ、および／または本明細書で説明および／または用途要件のＱＫＤプロトコル５６０の別の例を示す流れ図である。単純化のために、図１ａ～１ｉの符号は、図５ｄのＱＫＤプロトコル／プロセス５６０の類似または同一のコンポーネント／特徴を示すために再使用される。この例では、ＱＫＤリンク装置１０２（例えば、Ａｌｉｃｅ）は、コントローラ１１０と、量子通信コンポーネント（ＱＣＣ）１０６と、ＣＴＲＣコンポーネント１０８とを含み、ここで、第１および第２ＱＫＤリンク１０３ａおよび１０３ｋは、それぞれ第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａおよび１０４ｋ（例えば、それぞれＢｏｂおよびＣａｒｏｌ）に割り当てられている。この例では、ＱＣＣ １０６は、少なくとも複数の量子送信機１０６ａ－１～１０６ｋ－１および少なくとも複数の量子受信機１０６ａ－２～１０６ｋ－２を含み、第１エンドポイントデバイス１０４ｂ（例えばＢｏｂ）は、量子送信機（Ｑ－ＴＸ）１０５ａ－３およびクラシックトランシーバ（ＣＣ）１０５ａ－２を含み、第２エンドポイントデバイス１０４ｋ（例えばＣａｒｏｌ）は、量子受信機（Ｑ－ＲＸ）１０５ｋ－１およびクラシックトランシーバ（ＣＣ）１０５ｋ－２を含み、これらの間にそれぞれのＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋを形成する。第１エンドポイントデバイス１０４ａに割り当てられた第１ＱＫＤリンク１０３ａは、ＱＫＤプロトコル５６０の実行中に、第１エンドポイントデバイス１０４ａの量子送信機（ＱＴＸ）１０５ａ－３からＱＣＣ １０６に量子情報を送信し、第１エンドポイントデバイス１０４ａのＱＣＣ １０６に割り当てられたＱ－ＲＸ １０６ａ－２によって受信するための第１一方向量子チャネル１０３ａ－１と、第１エンドポイントデバイス１０４ａのＣＴＲＣコンポーネント１０８に割り当てられた第１ＣＴＲＸ １０８ａと第１エンドポイントデバイス１０４ａのＣＣ１０５ａ－２との間でクラシック情報を送信するための双方向クラシックチャネル１０３ａ－２とを含む。第２エンドポイントデバイス１０４ｋに割り当てられた第２ＱＫＤリンク１０３ｋは、ＱＫＤプロトコル５４０の間に、ＱＫＤリンク装置１０２のＱＣＣ １０６の量子送信機（Ｑ－ＴＸ）１０６ｋ－１からの量子情報を第２エンドポイントデバイス１０４ｋに送信して、第２エンドポイントデバイス１０４ｋのＱ－ＲＸ１０５ｋ－１による受信のための第１一方向量子チャネル１０３ｋ－１を含む。そして、第２エンドポイントデバイス１０４ｋのＣＴＲＣコンポーネント１０８に割り当てられた第２ＣＴＲＸ １０８ｋと第２エンドポイントデバイス１０４ｋのＣＣ１０５ｋ－２との間でクラシック情報を送信するための双方向クラシックチャネル１０３ｋ－２が提供される。

【0273】

ＱＫＤプロトコル／プロセス５６０は、ＢＢ８４プロトコル５００、ＱＫＤプロトコル５２０、およびＱＫＤプロトコル５４０の修正バージョンであり、ＱＫＤリンク装置１０２（地上光ファイバ装置であってもよい）は、第１および第２ＱＫＤリンク１０３ａおよび１０３ｋを介してそれぞれ第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａおよび１０４ｋ（例えば、それぞれＢｏｂおよびＣａｒｏｌ）に通信結合される。ＱＫＤプロトコル／プロセス５６０は、以下のＱＫＤサブプロセス５６０ａ、５６０ｂ、および５６０ｃを含んでもよい。第１ＱＫＤサブプロセス５６０ａにおいて、第１エンドポイントデバイス１０４ａ（例えばＢｏｂ）とＱＫＤリンク装置１０２（例えばＡｌｉｃｅ）は、第１部分鍵（例えば第１部分鍵ＰＫａｂ）とも呼ばれる第１中間シンボルセットを共有する。第２ＱＫＤサブプロセス５６０ｂにおいて、第２エンドポイントデバイス１０４ｋ（例えば、Ｃａｒｏｌ）とＱＫＤリンク装置１０２（例えば、Ａｌｉｃｅ）は、第２部分鍵（例えば、第２部分鍵ＰＫａｃ）とも呼ばれる第２中間シンボルセットを共有する。第３ＱＫＤサブプロセス５６０ｃでは、ＱＫＤリンク装置１０２（例えば、Ａｌｉｃｅ）に代わって、第１エンドポイント１０４ａと第２エンドポイント１０４ｋ（例えば、Ｂｏｂ、Ｃａｒｏｌ）とが最終鍵を合意して共有する。第１および第２エンドポイント１０４ａ、１０４ｋは、共有された最終鍵が合意されたときに、それらの間で暗号化されたまたはセキュアな通信を使用してもよい。したがって、ＱＫＤプロトコル／プロセス５６０は、第１ＱＫＤサブプロセス５６０ａ、第２ＱＫＤサブプロセス５６０ｂ、および第３ＱＫＤサブプロセス５６０ｃからの以下のステップを含む。

【0274】

ＱＫＤプロトコル／プロセス５６０の第１ＱＫＤサブプロセス５６０ａは、ステップ５６１において、第１エンドポイントデバイス１０４ａが、Ｓａｂ（例えば、１００００００量子鍵ビット／シンボル、Ｓａｂ）として表される第１ＱＫＤ鍵を、Ｑ－ＴＸ １０５ａ－３を介して、第１ＱＫＤリンク１０３ａの第１量子チャネル１０３ａ－１を介してＱＫＤリンク装置１０２に送信するステップを含み、Ｑ－ＴＸ １０５ａ－３は、第１送信基底セットＴａｂを用いて、第１ＱＫＤ鍵を送信する。ＱＫＤリンク装置１０２は、第１受信基底セットＲａｂを用いてＱ－ＲＸ １０６ａ－２を介して第１ＱＫＤ鍵の量子送信を受信する。例えば、第１エンドポイントデバイス１０４ａは、第１ＱＫＤ鍵を第１エンドポイントデバイス１０４ａにおいてランダムビット発生器（図示せず）を用いて生成することを制御するコントローラ（図示せず）を含み、コントローラは、Ｑ－ＴＸ １０５ａ－３を制御して、第１ＱＫＤ鍵（生成されたランダムビットストリーム）を、第１エンドポイントデバイス１０４ａのＱＫＤリンク１０３ａに割り当てられた第１量子チャネル１０３ａ－１（例えば、光チャネル／光ファイバ）を用いて、第１エンドポイントデバイス１０４ａのＱＣＣ １０６に割り当てられたＱ－ＲＸ １０６ａ－２に送信する。代替的にまたは追加的に、オプションとして、第１エンドポイントデバイス１０４ａは、ＱＫＤ鍵（例えば、第１ＱＫＤ鍵）をＱＫＤリンク装置１０２に送信するためのＱＫＤプロトコル５６０を実行するステップ５６１において、１つ以上のＱＫＤ鍵をセキュアに（例えば、量子安全に）受信してもよい。

【0275】

ステップ５６２において、ＱＫＤリンク装置１０２は、ＱＫＤリンク装置１０２のＱ－Ｒｘ１０６ａ－１によって有効に受信された第１ＱＫＤ鍵のシンボル／ビットのインディケーション（例えば、受信ビット数（＃２、＃７１８、＃２８１８、…－約１０００個の値が期待）を、ＱＫＤリンク１０３ａのクラシックチャネル１０３ａ－２を介して第１エンドポイントデバイス１０４ａに送信する。ステップ５６３において、ＱＫＤリンク装置１０２は、有効受信ビットの受信されたインディケーションに対応する受信シンボル／ビットの基底値（Ｒａｂで表される）をＱＫＤリンク１０３ａのクラシックチャネル１０３ａ－２を介して送信する。例えば、ＱＫＤリンク装置１０２のコントローラ１１０は、第１エンドポイントデバイス１０４ａの第１ＱＫＤリンク１０３ａの第１クラシックチャネル１０３ａ－２を介して受信基底Ｒａｂを送信するためのクラシック送信用の受信基底Ｒａｂとして、第１エンドポイントデバイス１０４ａのＣＴＲＣコンポーネント１０８に割り当てられたＣＴＲＸ １０８ａを介して、第１ＱＫＤ鍵を受信するための受信基底Ｒａｂをスイッチング／ルーティングする。第１エンドポイントデバイス１０４ａは、第１ＱＫＤ鍵を、第１エンドポイントデバイス１０４ａのＱＫＤリンク１０３ａの第１量子チャネル１０３ａ－１を介してＱＫＤリンク装置１０２に送信するために、第１エンドポイントデバイス１０４ａのＱ－ＴＸ １０４ａ－３によって使用される送信基底（Ｔａｂとして表される）を開示せず、受信された第１ＱＫＤ鍵は、第１部分鍵と呼ばれてもよい。すなわち、第１エンドポイントデバイス１０４ａは、ＱＫＤリンク１０３ａの第１量子チャネル１０３ａ－１を介してＱＫＤリンク装置１０２に第１ＱＫＤ鍵を送信するために第１エンドポイントデバイス１０４ａのＱ－ＴＸ １０４ａ－３によって使用される送信基底（Ｔａｂとして表される）をＱＫＤリンク装置１０２から予約する。これは、この時点で、ＱＫＤリンク装置１０２は、第１エンドポイントデバイス１０４ａによって送信された第１ＱＫＤ鍵の約５０％のシンボル／ビットしか知らないことを意味する。これは、ＱＫＤリンク装置１０２が送信の基底を知らないため、第１エンドポイントデバイス１０４ａのＱ－Ｔｘ１０５ａ－３から第１ＱＫＤ鍵を受信する量子送信のための受信基底Ｒａｂをランダムに生成し、推測しなければならないからである。

【0276】

したがって、第１エンドポイントデバイス１０４ａのみが、ａ）Ｑ－ＴＸ １０５ａ－３によって第１ＱＫＤ鍵を送信するために使用された送信基底Ｔａｂ、ｂ）ＱＫＤリンク装置１０２のＱ－ＲＸ １０６ａ－２によって第１ＱＫＤ鍵を受信するために使用され、Ｒａｂとして表されるシンボル／ビットの基底値、およびｃ）ステップ５６２のインディケーションに示されるように、ＱＫＤリンク装置１０２によって受信された第１ＱＫＤ鍵の有効に受信されたシンボル／ビットを知っている。ＱＫＤリンク装置１０２は、ａ）Ｑ－ＲＸ １０６ａ－２によって第１ＱＫＤ鍵を受信するために使用された受信基底Ｒａｂ、およびｂ）ＱＫＤリンク装置１０２によって受信された第１ＱＫＤ鍵の有効に受信されたシンボル／ビットのインディケーションのみを知る。したがって、第１エンドポイントデバイス１０４ａは、第１エンドポイントデバイス１０４ａに関連付けられた第１中間シンボルセット（例えば、第１部分鍵ＰＫａｂ１）を決定し、ＱＫＤリンク装置１０２によって有効に受信された第１ＱＫＤ鍵のｉ番目のシンボル／ビットのＴａｂ（ｉ）＝＝Ｒａｂ（ｉ）のシンボル／ビットを除いて、第１ＱＫＤ鍵のすべてのシンボル／ビットを破棄することができる。ＱＫＤリンク装置１０２は、ＱＫＤリンク装置１０２によって有効に受信されなかった第１ＱＫＤ鍵のすべてのシンボル／ビットを破棄することによって、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第１中間シンボルセット（例えば、第１部分鍵ＰＫａｂ２）を決定することもでき、ＱＫＤリンク装置１０２によって有効に受信された第１ＱＫＤ鍵の各ｉ番目のシンボル／ビットについて、受信された第１ＱＫＤ鍵のビット／シンボルのみが、ステップ５６２のインディケーションから導き出されるＲａｂ（ｉ）のために保持される。したがって、ＱＫＤリンク装置１０２は、第１エンドポイントデバイス１０４ａに関連付けられた第１中間シンボルセットの約５０％（例えば、第１部鍵ＰＫａｂ２）のみを正確に導出または推測することができる。ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第１中間シンボルセット（例えば、第２中間シンボルセット）を使用する。

【0277】

ＱＫＤプロトコル／プロセス５６０の第１ＱＫＤサブプロセス５６０ａは繰り返されるが、ＱＫＤプロトコル／プロセス５６０の第２ＱＫＤサブプロセス５６０ｂでは、第２ＱＫＤ鍵に第２エンドポイントデバイス１０４ｋとＱＫＤリンク装置１０２が使用される。すなわち、ＱＫＤリンク装置（例えば、送信側デバイス）１０２は、ランダムビット発生器１４２を用いて第２ＱＫＤ鍵を発生させることができ、コントローラ１１０は、ＱＣＣ １０６を制御して、第２ＱＫＤ鍵（生成されたランダムビットストリーム）を、第２量子チャネル１０３ｋ－１（例えば、光チャネル／光ファイバ）を含む第２ＱＫＤリンク１０３ｋを介して第２エンドポイントデバイス１０４ｋに割り当てられた量子送信機（Ｑ－ＴＸ）１０６ｋにスイッチングおよび／またはルーティングすることにより、第２ＱＫＤ鍵を第２エンドポイントデバイス１０４ｋに送信する。さらに、送信側デバイス／ＱＫＤリンク装置１０２は、第２ＱＫＤ鍵を送信するための送信基底を、第２エンドポイントデバイス１０４ｋの第２ＱＫＤリンク１０３ｂの第２クラシックチャネル上で送信基底を送信するために、第２エンドポイントデバイス１０４ｋのＣＴＲＣコンポーネント１０８に割り当てられたＣＴＲＸ １０８ｂにスイッチング／ルーティングする。第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、第２エンドポイントデバイス１０４ｋの第２ＱＫＤリンク１０３ｋの第２量子チャネル上で第２ＱＫＤ鍵を受信するために第２エンドポイントデバイス１０４ｋによって使用される受信基底を開示しておらず、受信された第２ＱＫＤ鍵は、第２部分鍵と呼ばれてもよい。すなわち、第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、ＱＫＤリンク装置１０２から、ＱＫＤリンク１０３ｋの第２量子チャネル１０３ｋ－１を介して第２ＱＫＤ鍵を受信するために第２エンドポイントデバイス１０４ｋのＱ－ＲＸ１０５ｋ－１によって使用される受信基数（Ｒａｂとして表される）を保持する。これは、送信側デバイス／ＱＫＤリンク装置１０２も、第２ＱＫＤ鍵（すなわち、第２部分鍵）の約５０％の受信ビットしか知らないことを意味する。

【0278】

例えば、ＱＫＤプロトコル／プロセス５６０の第２ＱＫＤサブプロセス５６０ｂは、ステップ５６４において、送信者であるＱＫＤリンク装置１０２が、第２送信基底セットＴａｃを用いて、Ｓａｃ（例えば、１００００００量子鍵ビット／シンボル、Ｓａｃ）として表される第２ＱＫＤ鍵を、第２ＱＫＤリンク１０３ｋの第２量子チャネル１０３ｋ－１上のＱ－ＴＸ １０６ｋ－１を介して第２エンドポイントデバイス１０４ｋに送信するステップを含む。第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、第２受信基底セットＲａｃを用いてＱ－ＲＸ １０５Ｋ－１を介して第２ＱＫＤ鍵の量子送信を受信する。例えば、ＱＫＤリンク装置１０２は、第２ＱＫＤ鍵を発生させるためにランダムビット発生器１４２の使用を制御するコントローラ１１０を含み、コントローラ１１０は、第２ＱＫＤ鍵（生成されたランダムビットストリーム）を、第２量子チャネル１０３ｋ－１（例えば、光チャネル／光ファイバ）を含む第２ＱＫＤリンク１０３ｋを介して第２エンドポイントデバイス１０４ｋに送信するために、第２ＱＫＤ鍵を第２エンドポイントデバイス１０４ｋに割り当てられたＱＣＣ １０６のＱ－ＴＸ １０６ｋ－１にルーティング／スイッチングするようにＱＣＣ １０６を制御する。

【0279】

ステップ５６５において、第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、クラシックチャネル１０３ｋ－２を介して、第２ＱＫＤ鍵のシンボル／ビットのインディケーション（例えば、第２ＱＫＤ鍵のシンボル／ビットのインディケーション）をＱＫＤリンク装置１０２に送信する。受信ビット数（＃１０、＃５３２、＃１０４５、・・・－約１０００個の値が期待）は、第２エンドポイントデバイス１０４ｋのＱ－ＲＸ １０５Ｋ－１によって有効に受信される。ステップ５６６において、ＱＫＤリンク装置１０２は、有効受信ビットの受信されたインディケーションに対応する送信シンボル／ビットの基底値（Ｔａｃで表される）を、ＱＫＤリンク１０３ｋのクラシックチャネル１０３ｋ－２を介して送信する。例えば、ＱＫＤリンク装置１０２のコントローラ１１０は、第２ＱＫＤ鍵を送信するための送信基底Ｔａｃを、第２エンドポイントデバイス１０４ｋの第２ＱＫＤリンク１０３ｋの第１クラシックチャネル１０３ｋ－２を介して送信基底Ｔａｃを送信するためのクラシック送信用の送信基底Ｔａｃとして、第２エンドポイントデバイス１０４ｋのＣＴＲＣコンポーネント１０８に割り当てられたＣＴＲＸ １０８ｋを介してスイッチング／ルーティングする。第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、第２エンドポイントデバイス１０４ｋのＱＫＤリンク１０３ｋの第２量子チャネル１０３ｋ－１を介して第２ＱＫＤ鍵を受信するために第２エンドポイントデバイス１０４ｋのＱ－ＲＸ１０５ｋ－１によって使用される受信基底（Ｒａｃとして表される）を開示しない。すなわち、第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、ＱＫＤリンク１０３ｋの第２量子チャネル１０３ｋ－１を介してＱＫＤリンク装置１０２から第２ＱＫＤ鍵を受信するために第２エンドポイントデバイス１０４ｋのＱ－ＲＸ１０５ｋ－１によって使用される受信基底（Ｒａｃとして表される）をＱＫＤリンク装置１０２から保持する。これは、この時点で、ＱＫＤリンク装置１０２は、第２エンドポイントデバイス１０４ｋによって受信された第２ＱＫＤ鍵（または第２部分鍵）の約５０％のシンボル／ビットしか知らないことを意味する。

【0280】

したがって、ステップ５６５のインディケーションに示されるように、第２エンドポイントデバイス１０４ｋのみが、ａ）第２ＱＫＤ鍵を送信するためにＱ－ＴＸ １０６ｋ－１によって使用される送信基底Ｔａｃ、ｂ）Ｒａｃとして表される第２ＱＫＤ鍵を受信するために第２エンドポイントデバイス１０４ｋのＱ－ＲＸ１０５ｋ－１によって使用されるシンボル／ビットの基底値、およびｃ）第２エンドポイントデバイス１０４ｋによって受信される第２ＱＫＤ鍵の有効に受信されたシンボル／ビットについて知っている。ＱＫＤリンク装置１０２は、ａ）Ｑ－ＴＸ １０６ｋ－１が第２ＱＫＤ鍵を送信するために使用した送信基底Ｔａｃ、およびｂ）第２エンドポイントデバイス１０４ｋによって受信された第２ＱＫＤ鍵の有効に受信されたシンボル／ビットのインディケーションのみを知る。第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、第２エンドポイントデバイス１０４ｋに関連付けられた第２中間シンボルセット（例えば、第２部分鍵ＰＫａｃ１）を決定する。第２エンドポイントデバイス１０４ｋによって有効に受信された第２ＱＫＤ鍵のｉ番目のシンボル／ビットのうち、Ｔａｃ（ｉ）＝＝Ｒａｃ（ｉ）以外のシンボル／ビットをすべて破棄することにより、第２ＱＫＤ鍵のシンボル／ビットを破棄する。ＱＫＤリンク装置１０２は、第２エンドポイントデバイス１０４ｋによって有効に受信されなかった第２ＱＫＤ鍵のすべてのシンボル／ビットを破棄することによって、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第２中間シンボルセット（例えば、第２部分鍵ＰＫａｃ２）を決定し、第２エンドポイントデバイス１０４ｋによって有効に受信された第２ＱＫＤ鍵の各ｉ番目のシンボル／ビットについて、Ｔａｃ（ｉ）の第２ＱＫＤ鍵のビット／シンボルのみを保持する。これは、ステップ５６５の受信されたインディケーションから導き出される。したがって、ＱＫＤリンクデバイス１０２は、ＱＫＤリンクデバイス１０２に関連付けられた第２中間シンボルセット
（例えば、第２部分鍵ＰＫａｃ２）を用いて、第２のエンドポイントデバイス１０４ｋに関連付けられた第２中間シンボルセット（例えば、第１の部分鍵ＰＫａｃ１）の約５０％のみを正確に導出または推測することができる。これは、ＱＫＤリンク装置１０２が、ＱＫＤリンク装置１０２のＱ－ＴＸ １０６Ａ－１から第２ＱＫＤ鍵を受信するために、第２エンドポイントデバイス１０４ｋが量子送信に使用する受信基底Ｒａｃを知らないためである。

【0281】

従って、ＱＫＤリンク装置１０２が、ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第１中間シンボルセットと、ＱＫＤリンク装置に関連付けられた第２中間シンボルセット（例えば、第１部分鍵ＰＫａｂ２および第２部分鍵ＰＫａｃ２）とを決定すると、送信装置またはＱＫＤリンク装置１０２は、これら第１および第２中間シンボルセットに対して、排他的演算（例えば、第２部分鍵ＰＫａｂ２および第２部分鍵ＰＫａｃ２）を実行する。第１および第２部分鍵ＰＫａｂ１、ＰＫａｂ２）は一緒になっており、これらの排他的論理和のシンボル／鍵は、第２ＱＫＤリンク１０３ｋの第２クラシックチャネル上で第２エンドポイントデバイス１０４ｋに送信されるか、またはそのＱＫＤリンク１０３ａ／１０３ｋのクラシックチャネル上でも双方に送信される。第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋは、通常、暗号化通信を使用し、ＱＫＤリンク１０３ａ、１０３ｋの第１および第２クラシックチャネル上でそれぞれＱＫＤリンク１０２を介して通信して、正確な測定基底を発見し、送信された元のビットの約２５％である新しい元の鍵を生成し、その後、エラー訂正、ビットフィルタリングおよび／またはプライバシー強化などを実行して、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋ間で交渉された前駆鍵となる最終共有鍵を発生させる。第１および第２エンドポイントデバイスは、送受信基地局ＴａｂおよびＲａｃがＱＫＤリンク装置１０２に対して秘密であるので、ＱＫＤリンク装置１０２に対して未知である最終共有鍵を、それらの間のセキュアな通信において、および／または用途の要件に従って使用されてもよい。

【0282】

図５ｄを参照すると、第１ＱＫＤサブプロセス５６０ａから、第１エンドポイントデバイス１０４ａおよびＱＫＤリンク装置１０２は、対応する第１中間シンボルセット（例えば、第１部分鍵ＰＫａｂ１および第２部分鍵ＹＰＫＡＢ２）を決定している。同様に、第２ＱＫＤサブプロセス５６０ｂから、第２エンドポイントデバイス１０４ｋおよびＱＫＤリンク装置１０２は、対応する第２中間シンボルセット（例えば、第２部分鍵ＰＫａｃ１および第２部分鍵ＰＫａｃ２）を決定している。上記したように、第１および第２ＱＫＤサブプロセス５６０ａおよび５６０ｂは順次実行され、これは例示にすぎず、本発明はこれに限定されないが、当業者は、第１および第２ＱＫＤサブプロセス５６０ａおよび５６０ｂは、同時に、同時に、異なる順序で、および／または、異なる時間に、および／または、ＱＫＤサブプロセス５６０ａおよび５６０ｂのそれぞれの１つ以上のステップが、他のＱＫＤサブプロセス５６０ｂおよび５６０ａのそれぞれの１つ以上のステップとそれぞれインタリーブされてもよいこと、などを理解すべきである。本明細書に記載されたもの、および／または、用途の要件に応じたもの、それらの組み合わせ、それらの変更が適用される。

【0283】

いずれの場合も、第１および第２ＱＫＤサブプロセス５６０ａおよび５６０ｂが完了すると、ＱＫＤプロトコル／プロセス５６０の第３ＱＫＤサブプロセス５６０ｃは、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第１中間シンボルセット（例えば、第１部分鍵ＰＫａｂ２）を暗号化して第２エンドポイントデバイス１０４ｋに送信するステップ５６７に基づいて実行される。これは、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第１中間シンボルセット（例えば、第１部分鍵ＰＫａｂ２）と、ＱＫＤリンク装置１０２によって決定されたＱＫＤリンク装置に関連付けられた第２中間シンボルセット（例えば、第２部分鍵ＰＫａｃ２）とを暗号化することによって行われる。暗号化されると、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた暗号化された第１中間シンボルセット（例えば、暗号化された第１部分鍵）は、第２ＱＫＤリンク１０３ｋのクラシックチャネル１０３ｋ－２を介して第２エンドポイントデバイス１０４ｋに暗号化された形で送信される。例えば、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第１中間シンボルセット（例えば、第１部分鍵ＰＫａｂ２）を暗号化する場合、ＱＫＤリンク装置１０２は、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第１中間シンボルセット（例えば、第１部分鍵ＰＫａｂ２）と、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第２中間シンボルセット（例えば、第１部分鍵ＰＫａｂ２）とを組み合わせることができる。第２部分鍵ＰＫａｃ２）は、例えばＸＯＲ型オペレーションやＯＴＰオペレーション等（例えば、第２部分鍵ＰＫａｃ２）を使用するが、これらに限定されるものではない。量子ビットを使用する場合、ＱＫＤリンク装置１０２は、ＰＫａｂ２、ＸＯＲ、ＰＫａｃ２に基づいて、暗号化された第１部分鍵を第２エンドポイントデバイス１０４ｋに送信することができる。

【0284】

ステップ５６８において、第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた暗号化された第１中間シンボルセット（例えば、ＰＫａｂ２ＸＯＲ ＰＫａｃ２）を受信し、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第２中間シンボルセット（例えば、第２部分鍵ＰＫａｃ２）を用いて、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた暗号化された第１中間シンボルセットを解読する。第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第２中間シンボルセット（例えば、第２部分鍵ＰＫａｃ２）を決定することができる。第２エンドポイントデバイス１０４ｋが、ａ）第２ＱＫＤリンク装置１０２のＱＣＣ １０６のＱ－ＴＸ １０６ｋ－１が第２ＱＫＤ鍵を第２エンドポイントデバイス１０４ｋに送信するために使用される送信基底Ｔａｃ、ｂ）第２ＱＫＤ鍵のシンボル／ビットを受信するために使用される第２エンドポイントデバイス１０４ｋのＱ－ＲＸ１０５ｋ－１の基底値（Ｒａｃとして表される）、およびｃ）ＱＫＤリンク装置１０２によって送信された第２ＱＫＤ鍵の有効に受信されたシンボル／ビットであることを知っているので、ステップ５６５のインディケーションで示される。この知識に基づいて、第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第１中間シンボルセット（例えば、第１部分鍵ＰＫａｂ２）を暗号化するために使用される、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第２中間シンボルセット（例えば、第２部分鍵ＰＫａｃ２）を導出することができる。例えば、第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第１中間シンボルセットであるＰＫａｃ２ ＸＯＲ（ＰＫａｂ２ ＸＯＲ ＰＫａｃ２）＝ＰＫａｂ２に基づいて、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第１中間シンボルセット（例えば、第１部分鍵ＰＫａｂ２）を計算する。これにより、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第１中間シンボルセット（例えば、第１部分鍵ＰＫａｂ２）は、第１エンドポイントデバイス１０４ａ、第２エンドポイントデバイス１０４ｋおよびＱＫＤリンク装置１０２の間で効果的に共有されている。しかしながら、第３ＱＫＤプロセス５６０ｃの時点では、ＱＫＤリンク装置１０２および第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、いずれも、第１エンドポイントデバイス１０４ａに関連付けられた第１中間シンボルセット（例えば、第１部分鍵ＰＫａｂ１）を知らない。第１エンドポイントデバイス１０４ａが、第１ＱＫＤ鍵のシンボル／ビットをＱＫＤリンク装置１０２に送信するために第１エンドポイントデバイス１０４ａのＱ－ＴＸ １０５ａ－３の基底値Ｔａｂを予約しているためである。したがって、ＱＫＤリンク装置１０２と第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第１中間シンボルセット（例えば、第１部分鍵ＰＫａｂ２）を用いて、第１エンドポイントデバイス１０４ａに関連付けられた第１中間シンボルセット（例えば、第１部分鍵ＰＫａｂ１）の約５０％しか正しく導出または推測できない。

【0285】

ステップ５６９において、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋは、第１ＱＫＤ鍵を送信するためにＱ－ＴＸ １０５ａ－３が使用する送信ビットの基底値Ｔａｂを表すデータを含む基底値を第２エンドポイントデバイス１０４ｋに送信する、セキュアまたは暗号化された通信を実行することができる。第１エンドポイントデバイス１０４ａは、ステップ５６１において、ＱＫＤリンク装置１０２のＱＣＣ １０６のＱ－ＲＸ １０６ｋ－２が、第１エンドポイントデバイス１０４ａからＱＫＤリンク装置１０２に量子送信として送信された第１ＱＫＤ鍵を受信するために使用した基底値Ｒａｂを含む受信基底値Ｒａｂのデータを第２エンドポイントデバイス１０４ｋにも送信し、ステップ５６３において、基底値Ｒａｂが第１エンドポイントデバイス１０４ａによって受信される。例えば、第１エンドポイントデバイス１０４ａは、これらの基底値（例えば、ＴａｂおよびＲａｂ）は、第１エンドポイントデバイス１０４ａのＱＫＤリンク１０３ａのクラシック通信チャネル１０３ａ－２を介して、ＱＫＤリンク装置１０２を介して第２エンドポイントデバイス１０４ｋにアドレスされる。ＱＫＤリンク装置１０２のＣＴＲＣコンポーネント１０８のＣＴＲＸ １０８ａは、これらの基底値（例えば、ＴａｂおよびＲａｂ）を受信することができ、ＣＴＲＣコンポーネント１０８は、これらの受信した基底値を、第２エンドポイントデバイス１０４ｋのＱＫＤリンク１０３ｋのクラシック通信チャネル１０３ｋ－２を介して送信するために、第２エンドポイントデバイス１０４ｋのＱＫＤリンク１０３ｋに関連付けられたＣＴＲＸ １０８ｋに単純にルーティングおよび送信する。暗号化された通信により、ＱＫＤリンク装置１０２は、ＱＫＤリンク装置１０２との間で送信される通信データを解読することができない。例えば、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋは、ＱＫＤリンク装置１０２から予約された送信ビットＴａｂの基底値を表すデータを解読または導出することができないように、予め共有された鍵または合意された鍵／チャネルなどを用いて、セキュアまたは暗号化された通信を行うことができる。したがって、第１ＱＫＤ鍵の送信ビットＴａｂの基底値は、第２エンドポイントデバイス１０４ｋのみが受信する。また、第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、第１ＱＫＤ鍵Ｒａｂを受信するための送信ビットの基底値を受信し、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ，１０４ｋ間の共有鍵を決定する。代替オプションとして、第１エンドポイントデバイス１０４ａは、ＱＫＤリンク装置１０２をバイパスする代わりに、いずれかのＱＫＤリンク１０３ａおよび１０３ｋに含まれるクラシック通信チャネルとは異なる他のまたは異なるクラシック通信チャネル上で、第１ＱＫＤ鍵の送信ビットＴａｂおよび第１ＱＫＤ鍵を受信するための送信ビットＲａｂの基底値を第２エンドポイントデバイス１０４ｋに送信することができ、基底値は、送信ビットＴａｂの基底値および送信ビットＲａｂの基底値を表すデータを含む。他のまたは異なるクラシック通信チャネルは、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋがＱＫＤリンク装置１０２から独立して通信できるように、任意の他のクラシック無線または有線通信チャネル（例えば、ＰＳＴＮ、他の電気通信プロバイダ、移動通信など）とすることができる。さらに、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋは、他のまたは異なるクラシック通信チャネル上で、以前に合意／共有された鍵に基づいて暗号化通信またはセキュアな通信を実行することができ、これにより、第１エンドポイントデバイス１０４ａによってＱＫＤリンク装置から予約された送信基底Ｔａｂを盗聴者が決定することをさらに最小限にする。

【0286】

ステップ５７０において、第２および第１エンドポイントデバイス１０４ｋ、１０４ａは、第２エンドポイントデバイス１０４ｋがＱＫＤリンク装置１０２から受信した第２ＱＫＤ鍵の送信ビットを送信するためにＱ－ＴＸ １０６ｋ－１が使用する基底値Ｔａｃを表すデータを含む基底値を第１エンドポイントデバイス１０４ａに送信する、セキュアまたは暗号化された通信を行うことができる。また、第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、ＱＫＤリンク装置１０２から量子送信として送信された第２ＱＫＤ鍵を受信するためのＱ－ＲＸ １０５Ｋ－１による基底値Ｒａｃを表すデータを含む受信基底値を第１エンドポイントデバイス１０４ａに送信する。例えば、第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、ＱＫＤリンク装置１０２を介して、第２エンドポイントデバイス１０４ｋのＱＫＤリンク１０３ｋのクラシック通信チャネル１０３ｋ－２を介して第１エンドポイントデバイス１０４ａにアドレスされたこれらの基底値（例えば、ＴａｃおよびＲａｃ）を送信することができる。ＱＫＤリンク装置１０２のＣＴＲＣコンポーネント１０８のＣＴＲＸ １０８ｋは、これらの基底値（例えば、ＴａｃおよびＲａｃ）を受信することができ、ＣＴＲＣコンポーネント１０８は、第１エンドポイントデバイス１０４ａのＱＫＤリンク１０３ａのクラシック通信チャネル１０３ａ－２を介して送信するために、これらの受信した基底値を、第１エンドポイントデバイス１０４ａのＱＫＤリンク１０３ａに関連付けられたＣＴＲＸ １０８ａに単純にルーティングおよび送信する。暗号化された通信により、ＱＫＤリンク装置１０２は、ＱＫＤリンク装置１０２との間で送信される通信データを解読することができない。第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ，１０４ｋは、ＱＫＤリンク装置１０２から予約された受信ビットの基底値Ｒａｃを表すデータをＱＫＤリンク装置１０２が解読または導出することができないように、事前共有鍵等を用いて互いにセキュアまたは暗号化された通信を行うことができる。したがって、第１エンドポイントデバイス１０４ａのみが、第２ＱＫＤ鍵Ｒａｃを受信するための送信ビットの基底値を受信する。また、第１エンドポイントデバイス１０４ａは、第２ＱＫＤ鍵を送信するために使用される送信ビットの基底値Ｔａｃを表すデータを受信する。これらは、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋ間の共有鍵を決定するために使用されてもよい。代替オプションとして、第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、ＱＫＤリンク装置１０２をバイパスする代わりに、ＱＫＤリンク１０３ａおよび１０３ｋに含まれるチャネルとは異なる他のまたは異なるクラシック通信チャネル上で、これらの基底値（例えば、ＴａｃおよびＲａｃ）を第１エンドポイントデバイス１０４ａに送信することもでき、基底値は、送信ビットの基底値Ｔａｃおよび送信ビットの基底値Ｒａｃを表すデータを含む。別のまたは異なるクラシック通信チャネルは、任意の他のクラシック無線または有線通信チャネル（例えば、無線または有線通信チャネル）であってもよい。ＰＳＴＮ、他の電気通信プロバイダまたは移動通信チャネルなど）は、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋがＱＫＤリンク装置１０２から独立して通信できるようにする。さらに、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋは、別のまたは異なるクラシック通信チャネル上で、以前に合意され共有された鍵に基づいて暗号化通信またはセキュアな通信を実行することができ、これにより、第２エンドポイントデバイス１０４ｋがＱＫＤリンク装置から予約した受信基底Ｒａｃを盗聴者が決定することをさらに最小限にする。

【0287】

第３ＱＫＤサブプロセス５４０ｃの段階では、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋは、ａ）基底値Ｔａｂ、Ｒａｂ、およびｂ）基底値Ｔａｃ、Ｒａｃの情報を有する。さらに、第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、ａ）第１エンドポイントデバイス１０４ａに関連付けられた第２部分鍵ＰＫａｂ２と、ｂ）第２エンドポイントデバイス１０４ｋに関連付けられた第２部分鍵ＰＫａｃ２との情報を有する。もちろん、第１エンドポイントデバイス１０４ａは、第１部分鍵ＰＫａｂ１とともに、第１エンドポイントデバイス１０４ａに関連付けられた第１ＱＫＤ鍵を有する。したがって、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ，１０４ｋは、この情報とエラー訂正およびプライバシー強化とを用いて、最終共有鍵を決定することができる。例えば、第１エンドポイントデバイス１０４ａは、第１ＱＫＤ鍵のシンボル／ビットを除いて、第１ＱＫＤ鍵のすべてのシンボル／ビットを破棄することによって、第１共有鍵ＫＳ１を決定し、ここで、（Ｔａｂ（ｉ）＝＝Ｒａｂ（ｉ）およびＴａｃ（ｉ）＝＝Ｒａｃ（ｉ）は、ＱＫＤリンク装置１０２によって有効に受信された第１ＱＫＤ鍵のｉ番目のシンボル／ビットについて、ステップ５６２で受信されたインディケーションから導き出され得る。同様に、第２エンドポイントデバイス１０４ｋは、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第１中間シンボルセットのシンボル／ビット（例えば、第１部分鍵ＰＫａｂ２）を除いて、ＱＫＤリンク装置１０２に関連付けられた第１中間シンボルセットのシンボル／ビット（例えば、第１部分鍵ＰＫａｂ２）のすべてを破棄することによって、第２共有鍵ＫＳ２を決定する。ここで、（Ｔａｂ（ｉ）＝＝Ｒａｂ（ｉ）およびＴａｃ（ｉ）＝＝Ｒａｃ（ｉ）は、第２エンドポイントデバイス１０４ｋによって受信された第２ＱＫＤ鍵のシンボル／ビットに対して有効に第ｉであり、これは、ステップ５６５の受信されたインディケーションから導き出され得る。

【0288】

これにより、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋは、それぞれ第１および第２共有鍵ＫＳ１、ＫＳ２を決定する。ステップ５７１では、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋは、クラシック通信チャネル（例えば、ＱＫＤリンク１０３ａおよび１０３ｋのクラシック通信チャネル１０３ａ－２および１０３ｋ－２、および／または他のクラシック通信チャネル）を用いて、第１および第２共有鍵ＫＳ１およびＫＳ２をエラー訂正、ビットフィルタリング、および／またはプライバシー強化して、合意および／または最終共有鍵ＫＦｂｃを形成する。これにより、ＱＫＤリンク装置１０２（例えば、Ａｌｉｃｅ）に代わって、第１エンドポイントデバイス１０４ａと第２エンドポイントデバイス１０４ｋ（例えば、それぞれＢｏｂとＣａｒｏｌ）が最終共有鍵ＫＦｂｃを共有する。したがって、第１および第２エンドポイントデバイス１０４ａ、１０４ｋは、それらの間のセキュアな通信および／または任意の他の有用な暗号化作動などにおいて、最終共有鍵ＫＦｂｃを使用してもよい。

【0289】

図１ａ～５ｄを参照して上記したように、および／または本明細書で説明したように、図１ａ～５ｄのＱＫＤシステム１００、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１６５、１７０、１８０、２００、３００、３１０、３２０、４００、４１０、および４２０のＱＫＤリンク装置１０２または２０２は、エンドポイントデバイスをＱＫＤリンク装置の各エンドポイントデバイスの各ＱＫＤリンクに通信可能に結合する構成に従って、エンドポイントデバイスおよび／またはＱＫＤリンク装置間で鍵（またはＱＫＤ鍵）を安全に交換するための任意の適切なタイプの鍵交換またはＱＫＤプロトコルと共に、量子チャネルおよび各ＱＫＤリンクを使用する。上記したように、各エンドポイントデバイス１０４ａ／２０４ａは、ＱＫＤリンク１０３ａ／２０３ａを有し、ＱＫＤリンク１０２／２０２を介してエンドポイントデバイス１０４ａ／２０４ａを互いにエンドポイントデバイス１０４ｂ／２０４ｂに結合する。したがって、例えば、２つ以上のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋ／２０４ａ～２０４ｋは、エンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋ／２０４ａ～２０４ｋをＱＫＤリンク装置１０２／２０２に接続するＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋ／２０３ａ～２０３ｋによって提供されるそれぞれの量子チャネルおよびクラシック通信チャネルを用いて、ＱＫＤプロトコルまたは鍵交換プロトコルを実行することができる。したがって、ＱＫＤリンク装置１０２／２０２は、１つ以上のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋ／２０４ａ～２０４ｋとの間で鍵交換のためのＱＫＤプロトコルを実行することを可能にする中間デバイスとして機能することができる。したがって、少なくとも２つのエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋ／２０４ａ～２０４ｋが、同じ暗号鍵を安全に共有するか、または確立／ネゴシエーションすることを確保するために、鍵確立のための任意の適切なまたは安全なＱＫＤプロトコルを実装することができる。ＱＫＤリンク装置１０２／２０２および対応するＱＫＤリンクを利用するエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋ／２０４ａ～２０４ｋは、複数のＱＫＤプロトコルを使用することができ、ＱＫＤプロトコルは、ＢｅｎｎｅｔｔおよびＢｒａｓｓａｒｄ １９８４（ＢＢ８４）ＱＫＤプロトコルファミリーからのＱＫＤプロトコルと、ＢＢ８４ ＱＫＤプロトコルと、ここで記載のＢＢ８４修正バージョンと、前記ＱＫＤリンク装置が前記エンドポイントデバイス間で交換された結果ＱＫＤ鍵を導き出すことができないことを確保するように構成されたＢＢ８４プロトコルの修正バージョンと、Ｂｅｎｎｅｔ １９９２（Ｂ９２）ＱＫＤプロトコルと、６状態プロトコル（ＳＳＰ）ＱＫＤプロトコルと、Ｓｃａｒａｎｉ Ａｃｉｎ Ｒｉｂｏｒｄｙ Ｇｉｓｉｎ ２００４（ＳＡＲＧ０４）ＱＫＤプロトコルと、Ｄｏｈｅｒｔｙ Ｐａｒｒｉｌｏ Ｓｐｅｄａｌｉｅｒｉ ２００２（ＤＰＳ０２）ＱＫＤプロトコルと、差動位相シフト（ＤＰＳ）ＱＫＤプロトコルと、Ｅｃｋｅｒｔ １９９１（Ｅ９１）ＱＫＤプロトコルと、コヒーレント一方向（ＣＯＷ）ＱＫＤプロトコルと、Ｋｈａｎ Ｍｕｒｐｈｙ Ｂｅｉｇｅ ２００９（ＫＭＢ０９）ＱＫＤプロトコルと、Ｅｓｔｅｂａｎ Ｓｅｒｎａ ２００９（Ｓ０９）、ＱＫＤプロトコルと、Ｓｅｒｎａ ２０１３（Ｓ１３）ＱＫＤプロトコルと、Ａｂｕｓｈｇｒａ Ｋ Ｅｌｌｅｉｔｈｙ ２０１５（ＡＫ１５）ＱＫＤプロトコルと、任意の１つ以上の他のもつれベースＱＫＤプロトコルと、任意の１つ以上の将来のＱＫＤプロトコルと、ＱＫＤリンク１０３ａ～１０３ｋ／２０３ａ～２０３ｋの各々の量子チャネルおよび非量子チャネルを利用することができる他の任意のＱＫＤプロトコルと、少なくとも２つ以上のエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋ／２０４ａ～２０４ｋおよび／またはエンドポイントデバイスのうちの少なくとも１つ１０４ａ／２０４ａと第３者、中間パーティ、またはクラウドサービスなどとの間によって共有鍵を確立および／または交換するための任意の他の量子鍵交換プロトコルと、交換される鍵が量子鍵分散鍵に基づいて、および／またはＱＫＤプロトコルがＱＫＤ共有鍵がエンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋ／２０４ａ－２０４ｋ等の間で確立される量子安全鍵確立プロトコルであるので量子的に安全またはセキュアな鍵であることができるＱＫＤプロトコルと、、これらの組合せ、それらの変更等、および／または、用途の要件に応じたものに基づく。

【0290】

本発明による地上ベースのシステムのための光ファイバなどの通信媒体のためのＱＫＤリンク装置が本明細書で説明されるが、これは例示にすぎず、本発明はこれに限定されないが、例えば、本発明による航空機、衛星、または衛星ベースのシステムにおいて、量子チャネルのためのフリースペース光チャネルの使用、および非量子通信チャネルのための航空機無線、衛星無線通信、または衛星マイクロ波通信チャネル（または任意の他の波長衛星通信チャネル）の使用などに基づいて、量子通信および／または非量子通信を実行するのに適した任意のタイプの通信媒体を用いて、使用されるＱＫＤリンクの通信媒体、その組み合わせ、その変更、本明細書に記載されたもの、および／または、用途の要件に応じたものを構成してもよいことを当業者は理解する。

【0291】

図１ａ～５ｄを参照して上記したように、および／または本明細書で説明したように、図１ａ～５ｄのＱＫＤシステム１００、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１６５、１７０、１８０、２００、３００、３１０、３２０、４００、４１０、および４２０のＱＫＤリンク装置１０２または２０２は、エンドポイントデバイスをＱＫＤリンク装置の各エンドポイントデバイスの各ＱＫＤリンクに通信可能に結合する構成に従って、エンドポイントデバイスおよび／またはＱＫＤ間で鍵（またはＱＫＤ鍵）を安全に交換するための任意の適切なタイプの鍵交換またはＱＫＤプロトコルとともに、量子チャネルおよび対応するＱＫＤリンクの対応するクラシック／非量子装置を用いる。さらに、図１Ａ～５ｄを参照して、および／または本明細書で説明するように、図１Ａ～５ｄのＱＫＤシステム１００、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１６５、１７０、１８０、２００、３００、３１０、３２０、４００、４１０、および４２０のＱＫＤリンク装置１０２または２０２のコントローラ１１０は、ＱＫＤプロトコルを用いて鍵を生成し、鍵管理を実行するようにさらに構成されてもよく、エンドポイントデバイス１０４ａ～１０４ｋ／２０２ａ～２０２ｋ、１００４ａ～１００４ｋ、１００２ａ～１００２ｋの各々が、１つ以上の他のエンドポイントデバイスと鍵を共有することに同意するために、および／または１つ以上の対応するエンドポイントデバイスとセキュアに通信するために、ペアリングされていない鍵をバッファする。

【0292】

ＢＢ８４のような２局／パーティＱＫＤプロトコルでは、合意／共有鍵ビット／シンボルを各エンドポイントデバイス上に保持するための記憶／バッファのみが必要である。この段階では、ビット／シンボルを鍵構造に分割する実際の要求はなく、エンドポイントデバイスが例えば先入れ先出し（ＦＩＦＯ）キュー／リストにこれらの約定／共有鍵ビット／シンボルを格納して保存するためだけであるが、これに限定されるものではない。これらは鍵に分割することができるので、ランダムアクセス方式（例えば、「選択鍵４５」）で要求することができる。

【0293】

さらに、ＱＫＤプロトコルが、図５ｂ～５ｄを参照して説明されたＱＫＤプロトコル５２０、５４０、５６０に基づくべきか否かについては、ＱＫＤリンク装置１０２およびエンドポイントデバイス１０４ａまたは１０４ｋによって、送信されたランダム量子ビット／シンボルから、有効に受信／送信された量子ビットの基底値および／またはビット番号／インディケーションなどを用いて決定される（例えば、部分鍵）（例えば、図５ｂ、５ｃおよび５ｄのサブプロシージャ５２０ａ、５２０ｂ、５４０ａ、５４０ｂ、５６０ａ、５６０ｂを参照）。ここで、中間シンボルセット（例えば、部分鍵）は、送信されたランダム量子ビット／シンボルを受信する量子受信機の基底値を用いて、有効に受信された送信されたランダム量子ビット／シンボルを識別することによって決定される。鍵情報は、後で使用するためにバッファリングされ、記憶されてもよい。

【0294】

従って、エンドポイント１０４ａ～１０４ｋは、鍵、鍵対、および／または中間シンボルセット、ならびに有効に受信されたビット／シンボル（例えば、部分鍵）の相関基底値のバッファを用いて、後で鍵対リングおよび／または最終的な鍵ネゴシエーション／交換を実行することができる。この場合、ＱＫＤリンク装置１０２（例えば、衛星、交換機、またはリンカ）は、各エンドポイントデバイスのプール内のすべてのバッファリング鍵／中間シンボルセット（例えば、部分鍵）の記憶を維持することもできる。したがって、少なくとも２つのエンドポイントデバイスが共有鍵を交換することを望む場合、各エンドポイントデバイスおよびＱＫＤリンク装置１０２は、例えば図５ｂ、５ｃ、５ｄのサブプロセス５２０ａ、５２０ｂ、５４０ａ、５４０ｂ、５６０ａ、５６０ｂの間に交換される関連付けられた基底値等である鍵対および／または中間シンボルセットのバッファを有し、ＱＫＤリンク装置１０２および少なくとも２つのエンドポイントデバイスは、正しい鍵対グループ／中間シンボルセットおよび基底値等を選択するだけでよく、ＱＫＤリンク装置が正しい中間鍵グループＸＯＲを一緒にして、レガシー／クラシックチャネル上でエンドポイントデバイスの１つ１０４ｋに送信する、例えばサブプロセス５２０ｃ、５４０ｃ、５６０ｃ等を実行することに限定されない。鍵対値／中間シンボルセットの結果ＸＯＲは秘密ではなく、結果ＸＯＲは実際にはＯＴＰ演算なので、信頼されていない中継ノード（例えば、他の衛星／ＯＧＲｓ／など）を介してレガシーチャネルで送信することができる。

【0295】

さらに、ＱＫＤリンク装置１０２を有する衛星ＱＫＤおよび／または交換ＱＫＤシステムにおいて、両者は、複数の端末ノードが存在し、ＱＫＤリンク装置１０２（例えば、中央リンクパーティ／装置および／または衛星）を介してそれらの間で鍵を共有することができるルーティングを行うことができる。ＱＫＤリンク装置１０２（または中央ノード）は、１つ以上のペア（または複数のペア）のエンドポイントデバイスに対する鍵を一緒に鍵対（または複数のペア）にリンクするように構成されてもよい。リンク鍵の要件は、元のビット／シンボルを送信する前に、中央機関によって事前に決定され得る。代替的に、ビット／シンボルは、後で割り当てるために記憶することができる。例えば、衛星ＱＫＤシステム１０００または４１０、４２０等では、生鍵（例えば、ランダムに生成および／または記憶された量子シンボル／ビット）が、衛星（またはリンクパーティ）のＱＫＤリンク装置１０２からエンドポイントデバイス（例えば、エンドポイントノードまたはエンドポイントノード）に送信され得る。これらは、先入れ先出し方式で各エンドポイントデバイスまたはエンドノードに格納されてもよいが、衛星のＱＫＤリンク装置１０２は、各エンドポイントデバイスおよび／またはＯＧＲ／エンドノードのために別個のＦＩＦＯバッファを構成する必要があるだろう。一旦合意されたランダムに生成または格納されたビット／シンボルが蓄積されると、ビット／シンボル割り当てアルゴリズムは、それらを、他の事前に割り当てられた鍵／中間シンボルセットなどと一致するように割り当てることができ、または、割り当てアルゴリズムは、それらを将来の日付まで延期することを要求することができる。実際には、遅延鍵は同じＦＩＦＯバッファの一部であってもよい。

【0296】

１つ以上のＱＫＤリンク装置１０２を有する衛星ＱＫＤシステムにおいて、本来の鍵／ビット／シンボルが送信された直後に必要なできるだけ多くのビット／シンボルがペアリングされ、衛星のバッファからＸＯＲ値が計算されるように、エンドポイントデバイスのペア（またはペアの第２ＯＧＲ）に鍵／ビット／シンボルが事前に割り当てられることが有利である。ビット／シンボル対の排他的論理和送信が成功した後、これらのビット／シンボル対のそれぞれのバッファ値は、各エンドポイントデバイスのペアに関連付けられたバッファに排他的論理和送信の残りのビット／シンボルが残ることなく、衛星および／またはエンドポイントデバイス、または衛星のＱＫＤリンク装置において削除され、解放され得る。バッファは、後続の衛星歩道橋を介して、必要な最大ビット数までバッファに追加することができる。後で配分された場合、衛星または中央リンクパーティは排他的論理和値を計算する。好ましくは、衛星または中央リンクパーティ（例えば、ＱＫＤリンク装置）は、関連付けられた２つのパーティ／エンドポイントデバイスの一方または他方に直接送信するが、それは、所望のエンドノードに中継するために、配分されたシンボル／ビット対のＸＯＲのＸＯＲ値を任意の他のノードに送信することができる。このデータがＸＯＲメッセージであることは秘密ではない。ただし、エンドノードによる認証が必要である。これにより、エンドポイントデバイスとの鍵の配布および／または共有のためのより動的な方法が提供される。

【0297】

図５ｂ～５ｄを参照して説明されたＱＫＤプロトコル５２０、５４０、５６０に基づくＱＫＤプロトコルを用いて、衛星または中央リンクパーティのＱＫＤリンク装置１０２は上記したように動作するが、エンドポイントデバイスは、エンドポイントデバイスだけに知られているビット／シンボル（例えば、これらのビット／シンボル）に関する基底値を保持するので、エンドポイントデバイスにおいてどのビット／シンボル（例えば、中間シンボルセット）が有効であるかを知らない。エンドポイントデバイスは、すべての受信ビットを効率的に格納しなければならず、「有効な」ビット／シンボルの配列、またはどのビット／シンボルが有効であるかの表示を加えて、送信と受信の基底値が一致するかどうかを説明しなければならない。サブプロセス５２０ｃ、５４０ｃ、５６０ｃに記載されているように、マッチングプロセスは、第１エンドポイントデバイスに関連付けられた中間シンボルセットのビット／シンボルが破棄されるように実行され、それは、＜受信基底値＞ＸＯＲ＜送信基底値＞＝'１'の場合には、基底が一致しない場合に生じるが、＜受信基底値＞ＸＯＲ＜送信基底値＞＝‘０’の場合には、基底が一致する場合に生じる。したがって、これらの基底値は、鍵対リング時に「無効」な秘密ビット／シンボルを無視できるように格納する必要がある。ＱＫＤプロトコルを使用する場合、サンプルビットまたはおとりビットのような追加の鍵情報または値を格納する必要もあるが、これらに限定されないことがあり、これにより、最終鍵が共有される場合にエンドポイントデバイス／ノード間などで最終的なエラー訂正フェーズを実現することが可能になる。

【0298】

図６ａは、図１ａ～５ｄを参照して本明細書で説明した、ＱＫＤ制御／スイッチング処理、エンドポイントデバイス制御／スイッチング処理、および／またはＱＫＤスイッチングシステム／ＱＣＣ／ＣＴＲＣを実装および／または実行するための、本発明の態様による例示的なコンピューティングシステム６００の概略図である。コンピューティングシステム６００は、図１ａ５ｄを参照して説明した、システム、装置、方法、プロセス、デバイス、および／またはユースケースの１つ以上の態様を実装するために使用され得る。図１ａ５ｄ、それらの組み合わせ、および／または、本明細書で説明したようなそれらの変更、および／または用途の要件を実装するために使用され得る。コンピューティングシステム６００は、１つ以上のプロセッサユニット６０４、メモリユニット６０６、および通信インターフェース６０８を含むコンピューティングデバイスまたはデバイス６０２を含む。コンピューティングデバイスまたはデバイスは、限定されるわけではないが、例えば、従来型またはクラシックの第１通信インターフェース６０８ａおよび／または少なくとも１つ以上の第２量子通信インターフェース６０８ｂ、および／またはランダムシンボル／デジタル発生器６０７などを含むこともできる。例えば、第１クラシック通信インターフェース６０８ａは、クラシック通信ネットワークおよび／または衛星ネットワークを介して通信するように適合されていてもよく、少なくとも１つの第２量子通信インターフェース６０８ｂは、量子通信チャネル上で（例えば、光チャネルまたは他のタイプの量子チャネルを用いて）通信するように適合されていてもよい。これらは、本明細書に記載されているように、ＱＫＤプロトコル、グループ鍵共有、ポスト量子暗号、鍵交換、および／またはＱＫＤ処理などを実行するために使用され得る。１つ以上のプロセッサユニット６０４は、メモリユニット６０６、通信インターフェース６０８（例えば、第１通信インターフェース６０８ａおよび第２量子通信インターフェース６０８ｂ）、および／またはランダムシンボル／デジタル発生器６０７に接続される。通信インターフェース６０８は、コンピューティングデバイスまたはデバイス６０２を、１つ以上の他のコンピューティングデバイスおよび／またはデバイス（例えば、中間デバイス、第１および／または第２デバイス、または他の第ｎのデバイス／ステーション）（図示せず）に接続することができる。メモリユニット６０６は、例えば、一例としてだけであるが、これに限定されるものではないが、コンピューティングデバイス６０２を動作させるためのオペレーティングシステム６０６ａと、本発明による１つ以上のプロセス／装置、システム／プラットフォーム、それらの組み合わせ、それらの変更を実行するように、および／または本明細書で以下の少なくとも１つを参照して説明した図１ａ～５ｄおよび／またはＱＫＤ交換システム、ＱＫＤプロトコル交換機構／システムおよび／またはプロセス、ＱＫＤプロトコルなどに関連付けられた機能および／または１つ以上の機能の実装に関連付けられたコンピュータプログラム命令、実行可能コード、コードおよび／またはコンポーネントを記憶するためのデータメモリ６０６ｂと、を記憶することができ、データメモリ６０６ｂは、１つ以上のプログラム命令、コード、またはコンポーネントを記憶することができるまたは、用途の要件に応じたものを記憶する。

【0299】

図６ｂは、ＱＫＤリンク装置またはデバイス６１８（例えば、路側キャビネット）を介して少なくとも２つのエンドポイントデバイス６１４－６１６とＱＫＤプロトコルを実行するように構成されたＱＫＤ交換システム６１２を含む例示的なＱＫＤシステムまたはネットワーク６１０を示す概略図である。ＱＫＤ交換システム６１２はまた、複数の量子送信機（Ｑ－ＴＸ）コンポーネントおよび／または複数の量子受信機（Ｑ－ＲＸ（ｘ））コンポーネント、複数のクラシックトランシーバ（ＣＴＸＲ）コンポーネント６２２を含む量子通信コンポーネント（ＱＣＣ）６２０を含んでもよく、ＱＫＤ交換システム６１２は、ＱＫＤプロトコル（例えば、図５ａから図５ｄのいずれかのＱＫＤプロトコルに基づくＱＫＤプロトコル、任意の他の適切なＱＫＤプロトコルおよび／またはＱＫＤプロトコルのＢＢ８４ファミリー、それらの組み合わせ、本明細書に記載のおよび／または本願のようなそれらの変更）の実行中に、エンドポイントデバイスごとに、エンドポイントデバイスに割り当てられたＱＫＤリンクの１つ以上のＱチャネルを有するエンドポイントデバイスに割り当てられた選択されたＱ－ＴＸおよび／またはＱ－ＲＸを接続し、および／または、ＱＫＤ鍵、グループ鍵などを交換／送信するＱＫＤプロトコルを２つ以上のエンドポイントデバイスが実行する間および／または後に、および／または、用途要件に従って、エンドポイントデバイスに割り当てられたＱＫＤリンクの１つ以上のＣチャネルを有するエンドポイントデバイスに割り当てられた選択されたＣＴＲＸを接続するように作動するＱＣＣコンポーネント６２０、ＣＴＲＸコンポーネント６２２は、ＱＫＤリンクを管理し、エンドポイントデバイス６１４～６１６をＱＫＤネットワーク等に接続するためのＱＫＤリンク装置／コンポーネント６１８によって制御されてもよく、および／または、用途要件に応じて制御されてもよい。オプションとして、ＱＫＤ交換システム６１２は、複数の量子受信機コンポーネントおよび／またはＱＣＣコンポーネント６２０内の量子受信機を含むようにさらに修正されてもよく、１つ以上のエンドポイントデバイス６１４～６１６は、ＱＫＤプロトコル／用途の要件に従って、ＱＣＣコンポーネント６２０の量子受信機に量子送信を送信するための量子送信機を含むようにさらに修正されてもよい。デバイスグループ６１４～６１６の各デバイスおよびＱＫＤリンク装置６１８は、図１ａ～５ｄを参照して説明したように、それぞれのＱＫＤリンクを用いて鍵、グループ鍵、共有グループ鍵、および／またはＱＫＤプロトコルなどを使用した任意の他のタイプの交換を行うために、ＱＫＤプロトコルを実行するための、それぞれの／ステップおよび／または相互ステップを実行する。ＱＫＤシステム６１０は、本発明、システム、プラットフォーム、それらの組合せ、それらの変更、および／または図１Ａ～６ａのうちの少なくとも１つを参照して本明細書に記載された、および／または用途要件に従って、少なくとも１つ以上のプロセス／方法を実行するように構成されてもよい。

【0300】

上記の実施形態では、サーバーは、単一サーバーまたはサーバネットワークを含んでもよい。いくつかの例では、サーバーの機能は、地理的領域に分散されたサーバネットワーク、例えばグローバルに分散されたサーバネットワークによって提供されることができ、ユーザは、ユーザの位置に基づいて、サーバネットワークのうちの適切な１つに接続することができる。

【0301】

明確にするために、上記の説明では、単一のユーザを参照して本発明の実施形態を説明した。実際には、システムは複数のユーザによって共有されてもよく、非常に多くのユーザによって同時に共有されてもよいことが理解されるべきである。

【0302】

上記実施形態は、全自動である。いくつかの例では、システムのユーザまたはオペレータは、実行すべき方法のいくつかのステップを手動で指示することができる。

【0303】

本発明に記載された実施形態では、システムは、任意の形態のコンピューティングおよび／または電子デバイスとして実装されてもよい。そのような装置は、マイクロプロセッサ、コントローラ、またはルーティング情報を収集および記録するために装置の作動を制御するコンピュータ実行可能命令を処理する任意の他の適切なタイプのプロセッサとすることができる１つ以上のプロセッサを含んでもよい。いくつかの例では、例えばシステムオンチップアーキテクチャを使用する場合、プロセッサは、（ソフトウェアまたはファームウェアではなく）ハードウェアで方法の一部を実装する１つ以上の固定機能ブロック（アクセラレータとも呼ばれる）を含んでもよい。オペレーティングシステムまたは任意の他の適切なプラットフォームソフトウェアを含むプラットフォームソフトウェアは、用途ソフトウェアがデバイス上で実行されることを可能にするために、コンピューティングベースのデバイスにおいて提供され得る。

【0304】

本明細書に記載された様々な機能は、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれらの任意の組み合わせで実装されてもよい。ソフトウェアで実装される場合、これらの機能は、１つ以上の命令またはコードとして、コンピュータ可読媒体上に記憶され、またはコンピュータ可読媒体上で送信され得る。コンピュータ可読媒体は、例えば、コンピュータ可読記憶媒体を含んでもよい。コンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、または他のデータのような情報を記憶するために、任意の方法または技術で実施される揮発性または不揮発性、取り外し可能または取り外し不可能な媒体を含んでもよい。コンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータによってアクセス可能な任意の利用可能な記憶媒体とすることができる。限定ではなく例として、そのようなコンピュータ可読記憶媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリまたは他の記憶デバイス、ＣＤ－ＲＯＭまたは他の光ディスク記憶デバイス、磁気ディスク記憶デバイスまたは他の磁気記憶デバイス、または所望のプログラムコードを命令またはデータ構造の形式で搬送または記憶するために使用され、コンピュータによってアクセス可能な任意の他の媒体を含んでもよい。ここで使用される光ディスクおよびディスクには、光ディスク（ＣＤ）、レーザーディスク、光ディスク、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、フロッピー（登録商標）ディスク、およびブルーレイディスク（ＢＤ）が含まれる。また、伝播された信号は、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体の範囲内には含まれない。コンピュータ可読媒体はまた、ある場所から別の場所へのコンピュータプログラムの送信を容易にする任意の媒体を含む通信媒体を含む。接続は、例えば、通信媒体であってもよい。例えば、ソフトウェアが、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、ＤＳＬ、または赤外線、無線、およびマイクロ波などの無線技術を用いてウェブサイト、サーバー、または他の遠隔ソースから送信される場合、通信媒体の定義に含まれる。上記の組み合わせもまた、コンピュータ可読媒体の範囲内に含まれるべきである。

【0305】

代替的にまたは追加的に、本明細書で説明される機能は、少なくとも部分的に１つ以上のハードウェア論理コンポーネントによって実行され得る。例えば、限定されるわけではないが、使用可能なハードウェア論理コンポーネントは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡｓ）、用途特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣｓ）、用途特定用途向け標準製品（ＡＳＳＰｓ）、システムオンチップ（ＳＯＣ）、複雑プログラマブルロジックデバイス（ＣＰＬＤ）などを含んでもよい。

【0306】

図示は単一のシステムであるが、コンピューティングデバイスは分散システムであり得ることを理解されたい。これにより、例えば、いくつかのデバイスは、ネットワーク接続を介して通信することができ、コンピューティングデバイスによって実行されるものとして説明されているタスクを共同で実行することができる。

【0307】

図示はローカルデバイスであるが、コンピューティングデバイスは、ネットワークまたは他の通信リンクを介して（例えば、通信インターフェースを用いて）遠隔地に配置され、アクセスされてもよいことを理解されたい。

【0308】

用語「コンピュータ」は、ここでは、命令の実行を可能にするための処理能力を有する任意のデバイスを指す。当業者であれば、このような処理能力は、多くの異なるデバイスに組み込まれ、したがって、「コンピュータ」という用語は、ＰＣ、サーバー、携帯電話、携帯情報端末、および多くの他のデバイスを含むことを認識するであろう。

【0309】

当業者は、プログラム命令を記憶する記憶デバイスがネットワーク上に分散されていてもよいことを認識するであろう。例えば、遠隔コンピュータは、ソフトウェアとして記述されたプロセスの例を記憶することができる。ローカルコンピュータまたは端末コンピュータは、リモートコンピュータにアクセスし、ソフトウェアの一部または全部をダウンロードしてプログラムを実行することができる。
代替的に、ローカルコンピュータは、必要に応じてソフトウェア断片をダウンロードしてもよく、またはローカル端末でいくつかのソフトウェア命令を実行してもよく、リモートコンピュータ（またはコンピュータネットワーク）でいくつかのソフトウェア命令を実行してもよい。当業者はまた、当業者に知られている従来技術を利用することによって、ソフトウェア命令のすべてまたは一部が、ＤＳＰ、プログラマブルロジックアレイなどの専用回路によって実行されてもよいことを認識するであろう。

【0310】

上記の利点および利点は、１つの実施形態に関連してもよく、またはいくつかの実施形態に関連してもよいことが理解されるべきである。実施形態は、記載された問題のいずれかまたはすべてを解決する実施形態、または記載された利益および利点のいずれかまたはすべてを有する実施形態に限定されない。変形は、本発明の範囲内に含まれるものとみなされるべきである。

【0311】

「１つの」項目への参照は、それらの項目の１つ以上を意味する。用語「含む」は、識別された方法ステップまたは要素を含むことを意味するためにここで使用されるが、これらのステップまたは要素は排他的リストを含まず、方法またはデバイスは追加のステップまたは要素を含んでもよい。

【0312】

本明細書で使用されるように、用語「コンポーネント」および「システム」は、プロセッサによって実行されると特定の機能を実行させるコンピュータ実行可能命令で構成されたコンピュータ可読データストアを含むことを意図している。コンピュータ実行可能命令は、ルーチン、関数などを含んでもよい。また、コンポーネントまたはシステムは、単一のデバイス上に配置されてもよく、または複数のデバイス上に分散されてもよいことが理解されるべきである。

【0313】

さらに、本明細書で使用されるように、用語「例示的な」は、「何かの例示または例として」を意味することを意図している。

【0314】

さらに、「包含」という用語が詳細な説明または特許請求の範囲内で使用される程度については、「包含」という用語が特許請求の範囲内で過渡的な用語として解釈されるので、この用語は、「包含」という用語と同様の包含性を有することを意図している。

【0315】

添付の図は、例示的な方法を示す。方法は、特定の順序で実行される一連の演算として示され、説明されているが、方法は順序によって制限されないことを理解し、理解されるべきである。例えば、いくつかの演算は、本明細書に記載されたものとは異なる順序で発生することができる。また、ある行動は、別の行動と同時に発生することができる。さらに、場合によっては、本明細書に記載された方法を実装するためにすべての演算が必要とされないこともある。

【0316】

さらに、本明細書に記載の演算は、１つ以上のプロセッサによって実装され、および／または１つ以上のコンピュータ可読媒体上に記憶され得るコンピュータ実行可能命令を含んでもよい。コンピュータ実行可能命令は、ルーチン、サブルーチン、プログラム、実行スレッドなどを含んでもよい。さらに、これらの方法の演算の結果は、コンピュータ可読媒体中に記憶され、ディスプレイデバイス上に表示され、および／または同様のデバイス上に表示され得る。

【0317】

本明細書に記載の方法のステップの順序は例示的であるが、これらのステップは任意の適切な順序で実行されてもよいし、適切な場合には同時に実行されてもよい。さらに、ステップは、本明細書に記載された主題の範囲から逸脱することなく、任意の方法に追加または置換されてもよく、または単一のステップは任意の方法から削除されてもよい。上記のいずれかの実施形態の態様は、求められた効果を失うことなく、さらなる実施形態を形成するために、説明された他のいずれかの実施形態の態様と組み合わされてもよい。

【0318】

上記の好ましい実施形態の説明は、例としてのみ示されており、当業者が様々な修正を加えることができることを理解されたい。上記した内容は、１つ以上の実施形態の一例を含む。もちろん、上記の態様を説明する目的のために、上記のデバイスまたは方法のそれぞれの考えられる修正および変更を説明することは不可能であるが、当業者は、様々な態様の多くのさらなる修正および配置が可能であることを認識するであろう。したがって、記載された態様は、添付の特許請求の範囲内に含まれるすべてのそのような変更、修正、および変更を含むことが意図されている。

【図1a】

【図1b】

【図1c】

【図1d】

【図1e】

【図1f】

【図1g】

【図1h】

【図1i】

【図1j】

【図2】

【図3a】

【図3b】

【図3c】

【図4a】

【図4b】

【図4c】

【図5a】

【図5b】

【図5c】

【図5d】

【図6a】

【図6b】

【国際調査報告】