量子情報：北海道大学大学院情報科学研究科情報エレクトロニクス専攻先端エレクトロニクス講座

　 【要旨】　量子鍵配布は情報理論的に安全な鍵共有法であるが,実現は様々な問題点を抱えており,その一つに有効距離が100km程度しかないことが挙げられる.そのため,有効距離の伸長のために量子中継や量子リレーなどが提案されているが,量子中継は量子メモリの存在を仮定しており,また,量子リレーは中継者が信頼できる人間でなければならないという制約がある.そこで我々は,量子リレーにおける中継者を,量子状態を利用したグループ秘密分散を用いて秘密情報を分散させたグループとすることで,そのグループ内のメンバー全員が悪意を持った人間ではない限り秘密鍵の漏洩を防ぐ（安全性の向上）方法について提案する.

この成果は大学院生の鈴木君が電子情報通信学会2012年総合大会A-7-12で発表しました．

　2010年10月に開かれた国際会議 UQCC (Updating Quantum Cryptography and Communication)2010で招待講演を行いました（講演スライドはこちらから ）この仕事は高速量子暗号システムを開発することで，2005年から5年間NEC・三菱電機・NTTがNICTの委託を受けて行ったものです．私はNECのシステムの紹介をしました． このシステムは1.25GHzの高速クロックで動作し，1Mbpsの安全な暗号鍵を出力するものです．私たちは，平面光回路（PLC)干渉計を用いた安定かつ偏光無依存な変復調器，高速に大量のデータを処理することのできる鍵蒸留ハードウェア等を開発し，大手町-小金井間45km（伝送損失14dB)のリンクで連続運転を行い，60kbpsの暗号鍵を生成しました．さらに波長多重によって生成レートを向上させることができ，損失10dB のリンクで８波多重により1Mbpsを達成できることを示しました．これは動画を無条件安全に暗号化して伝送できる速さです.

また，UQCC2010では東京QKDネットワークとしてNEC，三菱電機，NTTのほか東芝ヨーロッパ研，id-quantique, All Viennaのヨーロッパ3チームも加わって量子暗号装置を相互に接続して必要なところに必要なだけの暗号鍵を供給する実用的なネットワークを構築しました．このネットワークでは暗号鍵の生成量や誤り率を監視し，盗聴を検知することも可能です．実際，量子暗号装置で作った暗号鍵によるテレビ会議（100kbps)や盗聴を検知して暗号鍵の伝送経路を切り替えるデモンストレーションが行われました．

• QKD装置の安定動作(14日間連続動作)：A. Tajima, A. Tanaka, W. Maeda, S. Takahashi, and A. Tomita, "Practical Quantum Cryptosystem for Metro Area Applications," IEEE J. Selected Topics in Quantum Electronics 13(4), pp. 1031-1038 (2007).
• 高速QKD装置 ：A. Tomita, K. Yoshino, Y. Nambu, A. Tajima, S. Takahashi, W. Maeda, S. Miki, Z. Wang, M. Fujiwara, and M. Sasaki, "High speed quantum key distribution system," Optical Fiber Technology 16 (1), pp. 55-62 (2010).
• 量子暗号ネットワーク技術 :W. Maeda, A. Tanaka, S. Takahashi, A. Tajima, and A. Tomita, "Technologies for Quantum Key Distribution Networks Integrated With Optical Communication Networks," IEEE J. Selected Topics on Quantum Electron. 15 (6), pp.1591-1601 (2009).