量子暗号

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量子暗号（りょうしあんごう、Quantum cryptography）とは、通常は量子状態の特性によって、通信路上の盗聴者を検出できることを利用した新しい鍵配送システムである、量子鍵配送のことを指す。 盗聴された情報量を双方向通信で見積もり、その結果に応じて鍵を圧縮することにより、安全性な秘密鍵を共有できる。 しかるのちに情報理論的に安全なワンタイムパッドを用いて暗号通信をする。

このシステムは情報理論的に安全であることが厳密に、かつ現実のシステムのさまざまな不完全性を 考慮した上で証明されている。したがって、計算量的安全性しかもたないシステムより強固であるといえよう。 量子鍵配送の安全性は、直感的には不確定性原理と複製不可能原理に基づいて説明されることが多いが、 実際の安全性の証明はそれらを用いるわけではない。

具体的なプロトコルとしては、量子鍵配送としては初めて提案された、BB84プロトコルが有名である。 これはWiesnerの先駆的な研究により1970年代に発見されていたが、後にC. BennettとG. Brassard によって 再発見されたものである。現在にいたるまで、実装されている量子鍵配送のほとんどはBB84であり、安全性の 理論的研究もBB84に集中している。

提案された当初は現実性がないとしてあまり大きな注目をあつめることがなかったが、現在は 最大で100キロメートル超の光ファイバーで伝送実験に成功している。さらに劇的に通信距離を伸ばすには、 衛星を用いたシステムか、または量子もつれを用いた量子中継などといった手法を 導入する必要があると思われる。 ともかくも、現在のところ量子情報の技術の中で実用化の可能性があるものは、 この量子鍵配送だけである。

なお、量子コンピュータが実現された場合に、RSA暗号などの計算量的安全性に基づく公開鍵暗号は安全では無くなってしまうため、量子コンピュータでも解読不能な公開鍵暗号方式の研究・提案がなされている。その中で、量子コンピュータを用いて実現できる暗号方式を「量子公開鍵暗号」ということがある。 例えばOTU暗号 (岡本・田中・内山暗号) はナップサック問題といわれるNP完全問題に基づいており、鍵を生成する際離散対数問題を解くために量子コンピュータを用いる.