東大,既存技術で量子暗号到達距離を倍に

東京大学の研究グループは,難航していたセキュリティの問題を解決し,特殊技術を使わずに量子暗号の到達距離を従来の約2倍に伸ばせることを証明した(ニュースリリース)。

光ファイバーは既存の技術では250km程度が限界で,それを超えるには様々な開発途上の技術が必要と考えられてきた。最近,既存技術だけでこの距離を約2倍に伸ばす量子暗号方式「ツインフィールド方式」が注目されたが,盗聴攻撃の監視にどのくらいの時間を割けばセキュリティが確保できるかが未解決だった。

今回,研究グループは,中央の装置と光ファイバーに対してどんな盗聴が試みられても,それを効率よく監視できる手法を明らかにした。これにより,既存技術の範囲で到達距離を2倍にするという方式が,量子暗号としてのセキュリティを持つことを初めて証明した。

量子暗号では,盗聴検出用の光パルスを通常の通信用のパルスに混ぜ込んで,盗聴の痕跡を調べる。光子に信号を載せる代表的な量子暗号方式では,盗聴検出用の光パルスは,通信用の光パルスと同じ光源を用いて作ることができる。

一方,ツインフィールド方式では,量子力学の干渉の性質を利用するために,光の波としての性質(波の振動のタイミング)に信号を載せて通常の通信を行なう。この場合,盗聴を検出するには,シュレーディンガーの猫状態と呼ばれる非常に特殊な光が必要になってしまう。

今回の研究では,レーザー光源だけで簡単に作れる光パルスを2種類用意して,それぞれを照らしたデータを採った。この2つのデータを引き算すると,特殊な光を照らした時に似たデータ,つまり盗聴の痕跡が浮かび上がるという。

この新しい推定手法は,レーザー光だけで効率よく盗聴行為を監視する可能性を広げるもので,完璧ではない光源や検出器を用いた量子暗号に適用することにより,近距離用の量子暗号方式の低コスト化にも寄与するとし,さらに,特殊な光を扱うデバイスを低コストで検査するなどの応用も考えられ,光を用いる量子技術開発の今後の促進につながるとしている。

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