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プレスリリース



量子暗号システムの実用化へ向け超高感度検出器を用いて世界最長の100km単一光子伝送に成功         
〜現用光通信システムで使用の光ファイバを用いて実現〜

2003年07月04日

日本電気株式会社          

日本電気株式会社(NEC、金杉明信代表取締役社長)、通信・放送機構(TAO、白井太理事長)はこのたび、絶対的な安全性を物理法則で保証する量子暗号システムにおいて、既存の光通信インフラで使用している光ファイバと同性能の光ファイバを用いて世界最長となる100kmの単一光子伝送に成功いたしました。

このたびの成果は、昨年、科学技術振興事業団(JST、沖村憲樹理事長)創造科学技術推進事業の研究プロジェクト「今井量子計算機構プロジェクト」(総括責任者 今井浩、東京大学大学院情報理工学系研究科教授)でJSTとNECが共同開発した低雑音光子受信器を、現在継続中のTAO「量子暗号技術の研究開発」プロジェクトでNECとTAOが開発した光源部の単一光子スペクトルを高純度化するフィルタと組み合わせて実現したもので、以下の特長を有しております。

(1) 既存の光ファイバ網に使用されているファイバと同じ損失・散乱特性を持つファイバを使用しているため、既存のインフラを使用した量子暗号システムでも100kmの伝送距離が実現可能。
(2) 受信システムの信号対雑音比を従来の50倍に改善し、伝送距離の制限が受信器側ではなく、ファイバでの散乱によって決定される領域に到達したことを確認。受信器による伝送距離の制限を取り払ったことで、低散乱・低損失ファイバを採用すると、200km程度の長距離伝送が可能。

このたび開発した量子暗号システムは、一般に100km程度の伝送距離が必要とされる都市内光ネットワークでの使用に十分耐えうる性能を持つもので、あらゆる盗聴に対して高度な安全性を有する光ファイバーネットワークシステムの実現に大きく貢献するものと期待されます。

近年、電子商取引・電子投票など、インターネットを利用したサービスの本格化に伴い、企業・個人の情報セキュリティの重要性が増し、ネットワークにおけるより高度な暗号技術へのニーズが高まっています。現在、ネットワーク上の情報セキュリティとして世界中で広く利用されている暗号方式は、現存するコンピュータの計算能力に限界があると仮定した上での安全でしかなく、様々な攻撃法の発達やコンピュータの計算能力向上が予想される将来においても安全が保証されるというものではありません。こうした背景下で、無限の計算能力をもってしても破ることのできない、絶対に安全な暗号として、量子暗号の早期の実用化が望まれております。

量子暗号システムは、量子力学で不確定性原理と呼ばれる、単一光子などの極微の世界を支配する自然法則に基づき、単一光子の状態が測定前と測定後で変化することを利用して盗聴を検出するものです。こうした普遍的な物理法則を利用した量子暗号は、いかなる技術の進歩に対しても無条件安全性を保証する暗号方式として注目されています。
しかし、量子暗号は1個の光子で1ビットの情報を伝送するため、光子が1個含まれるかどうか、という極めて微弱な光信号の中から光子を検出する必要があり、受信器側に非常に高度な技術が要求されます。そのため、従来は量子暗号システムの伝送距離は光子受信器の性能に大きく制限され、都市内光ネットワークへの適用に求められる100km程度の伝送距離を実現するためには、光子受信器の一層の性能改善が必要とされていました。

こうした課題を克服するため、NECは2002年に、JSTと共同で、光子検出に伴って生じる雑音を除去する独自の検出回路を考案することで、世界最高性能の高感度光子受信器を開発いたしました。このたびの開発は、この光子受信器を、現在も継続中のTAOプロジェクトでTAOと共同開発した光源部の単一光子スペクトルを高純度化するフィルタと組み合わせることにより実現したもので、この結果、量子暗号の受信器による伝送距離の制限、という課題を克服し、都市内光ネットワークにおける量子暗号の実用化に向けて大きく前進いたしました。

NEC、TAOはこのたびの成果を活用し、都市内ネットワークでの量子暗号システムの早期の実用化に向けて、研究開発を一層加速してまいります。

なお、このたびの実験で用いたシステムの詳細については、別紙をご参照下さい。

以上


<本件に関するお客様からの問い合わせ先>

NEC 研究所 研究企画部 企画戦略グループ

電話: (044)856-2054(直通)
e-mail: koho@cl.nec.co.jp

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