りょうし‐あんごう〔リヤウシアンガウ〕【量子暗号】
量子暗号
読み方：りょうしあんごう
【英】quantum cryptography
【英】quantum cryptography
量子暗号とは、ネットワーク通信における暗号化に量子力学の理論を応用し、光子の量子状態を用いる暗号化技術のことである。
量子とは電気や光における最小単位であり、これを観測すると観測のための光によって位置状態が変化してしまうという特性を持っている（「不確定性原理」）。おおまかに言えば、通信経路上に盗聴者がいた場合には、その盗聴者が観測を行うことによって正規の受信者の受信結果が変容し、したがって盗聴者の存在が発覚することになる。これによって、リプレイアタックをはじめとする暗号の盗聴を絶対的に拒絶することができる。
また、量子テレポーテーション現象と呼ばれる（互いに関連付けられたふたつの量子が存在する場合には、このふたつの量子をどれだけ遠くに離しても、一方の状態を観測した瞬簡に他方の状態が決定されるという）原理に基づいて、量子暗号化に用いられる乱数ビット列を共有しようという試みもなされている。
数学的に計算が困難であるという意味での難解読性をもつ現在の暗号化技術は、強力な計算機の前には無力であり、また通信途上で盗聴されてもそれと知ることはできない。そのため、量子暗号は原理的に解読不能な暗号方式として、いわば切り札として、熱い期待を集めている。
量子暗号
(quantum cryptography から転送)
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2023/07/13 07:37 UTC 版)
量子暗号（りょうしあんごう、英: quantum cryptography）とは、量子力学の性質を積極的に活用することによって、通信内容を秘匿することを目的とした技術を指す。いくつかの種類が考案されており、主なものとして量子鍵配送[1]、量子直接通信 (quantum secure direct communication)[2]、量子複数者鍵合意 (Multiparty quantum key agreement) [3]、YK プロトコル、Y-00 プロトコル、量子公開鍵暗号などがある。その実装の基礎が量子力学という物理学の基本法則に基づいていることと、量子公開鍵暗号を除き、計算量的安全性でなく情報理論的安全性を実装することができるとされる。情報理論的安全性とは、無限の計算能力をもつ攻撃者（イブと呼ばれる）から通信の秘匿性を保証できるとする概念である。逆に、商用に広く用いられる公開鍵暗号は解読に計算時間が膨大にかかる計算量的安全性をもつが、計算量には依存しない情報理論的安全性を実現していない。
- ^ Bennett, C. H.; Brassard, G. (1984). Quantum cryptography: Public key distribution and coin tossing.
- ^ Fuguo, Deng; et, al. (2004-05-01). Secure direct communication with a quantum one-time pad.
- ^ Lin, Song; et, al. (2021-10-25). Multiparty quantum key agreement.
- ^ Post-Quantum Cryptography, https://csrc.nist.gov/Projects/post-quantum-cryptography
- ^ Yano E plus 2021年8月号(No.161), https://www.yano.co.jp/eplus/D63100808
- ^ 後藤 仁, 日本銀行金融研究所/金融研究/2009.10, https://www.imes.boj.or.jp/research/papers/japanese/kk28-3-5.pdf
- ^ Makarov, Vadim; Hjelme, Dag R. (2007-02-20). Faked states attack on quantum cryptosystems.
- ^ Lydersen, Lars; et, al. (2010-08-29). Hacking commercial quantum cryptography systems by tailored bright illumination.
- ^ 日本はいま、人類史上最強のセキュリティ技術「量子暗号」の先頭を走っている＝佐々木雅英、2020年04月24日 [1]
- ^ 小芦雅斗、小柴健史「量子暗号理論の展開」https://www.saiensu.co.jp/search/?isbn=978-4-7819-9920-3&y=2017
- ^ Curty, Marcos; Lo, Hoi-Kwong (2018-10-08). Quantum cryptography with malicious devices.
- ^ 不思議な量子をあやつる―量子情報科学への招待、別冊日経サイエンス 161（2008年5月）p.105。
- ^ Jogenfors, Jonathan; et, al. (2015-12-18). Hacking the Bell test using classical light in energy-time entanglement-based quantum key distribution.
- ^ 「解けない」量子暗号の研究で先行する日本＝佐々木NICT主管研究員に聞く＝、2020年04月17日 [2]
- ^ 光子検出技術が後押し 未来永劫、解読できず＝佐々木雅英／小林宏明、2020年4月20日 [3]
- ^ Wang, X.-B.; et, al. (2020-05-22). Guessing probability in quantum key distribution.
- ^ Yuen, H. P. (2016-02-11). Security of Quantum Key Distribution.
- ^ Yuen, H. P. (2010-08-30). Fundamental quantitative security in quantum key generation.
- ^ Wehner, Stephanie; et, al. (2018-10-19). Quantum internet: A vision for the road ahead.
- ^ Quantum Key Distribution (QKD) and Quantum Cryptography (QC) [4]
- ^ Post-Quantum Cryptography: Current state and quantum mitigation, Section 6 "Conclusion" [5]
- ^ Quantum security technologies [6]
- ^ Should Quantum Key Distribution be Used for Secure Communications? [7]
- ^ Tamaki, Kiyoshi (2010-02-01). 量子鍵配布理論.
- ^ Scarani, Valerio; Kurtsiefer, Christian (2014-12-04). The black paper of quantum cryptography: Real implementation problems.
- ^ Pacher, Christoph; et, al. (2016-01). Attacks on quantum key distribution protocols that employ non-ITS authentication.
- ^ Mattsson, J. P.; et, al. (2021-12). Quantum-Resistant Cryptography.
- ^ Yuen, Horace. P.; Kim, Ajung M. (1998-04-27). Classical noise-based cryptography similar to two-state quantum cryptography.
- ^ Ikuta, Takuya; Inoue, Kyo (2016). Intensity modulation and direct detection quantum key distribution based on quantum noise.
- ^ Naoki, Yamamori; Inoue, Kyo (2016). Experimental demonstration of intensity-modulation/direct-detection secret key distribution.
- ^ Barbosa, Geraldo A.; Corndorf, Eric; Kumar, Prem; Yuen, Horace P. (2003-06-02). Secure Communication Using Mesoscopic Coherent States.
- ^ Yuen, H.P. (2009-07-31). Physical Cryptography: A New Approach to Key Generation and Direct Encryption.
- ^ Yuen, Horace P. (2009-11). Key Generation: Foundations and a New Quantum Approach.
- ^ Iwakoshi, Takehisa (2019-06-05). Message-Falsification Prevention With Small Quantum Mask in Quaternary Y00 Protocol.
- ^ Hirota, Osamu; et, al. (2003-06-02). 量子雑音によるランダムストリーム暗号Y-00.
- ^ 原澤克嘉 (4 2020). “量子コンピュータ時代に対応する情報セキュリティ－量子雑音ストリーム暗号Y-00（Yuen2000プロトコル）－”. 海幹校戦略研究 特別号（通巻第19号）: 153-154.
- ^ Quan, Yu; et, al. (2020-03-30). Secure 100Gb/s IMDD transmission over 100 km SSMF enabled by quantum noise stream cipher and sparse RLS-Volterra equalizer.
- ^ Wyner, A. D. (1975-10). The Wire‐Tap Channel.
- ^ Hirota, Osamu; et, al. (2010-09-01). Getting around the Shannon limit of cryptography.
- ^ Roy J., Glauber (1963-06-15). The Quantum Theory of Optical Coherence.
- ^ E. C. G., Sudarshan (1963-04-01). Equivalence of Semiclassical and Quantum Mechanical Descriptions of Statistical Light Beams.
- ^ Walls, D. F.; Milburn, G. J. (2008-01). Quantum optics.
- ^ Verma, Pramode K.; El Rifai, Mayssaa; Chan, K.W.Clifford (2018-08-19). Secure Communication Based on Quantum Noise.
- ^ Hirota, Osamu; et, al. (2005-08-26). Quantum stream cipher by the Yuen 2000 protocol: Design and experiment by an intensity-modulation scheme.
- ^ Yoshida, Masato; et, al. (2021-02-15). 10 Tbit/s QAM Quantum Noise Stream Cipher Coherent Transmission Over 160 Km.
- ^ Futami, Fumio; et, al. (2018-03). Dynamic Routing of Y-00 Quantum Stream Cipher in Field-Deployed Dynamic Optical Path Network.
- ^ Tanizawa, Ken; Futami, Fumio (2020). Security-Enhanced 10,118-km Single-Channel 40-Gbit/s Transmission Using PSK Y-00 Quantum Stream Cipher.
- ^ Tanizawa, Ken; Futami, Fumio (2020-04). Quantum Noise-Assisted Coherent Radio-over-Fiber Cipher System for Secure Optical Fronthaul and Microwave Wireless Links.
- ^ Nishioka, Tsuyoshi; et, al. (2004-06-21). How much security does Y-00 protocol provide us?.
- ^ Yuen, Horace P.; et, al. (2005-10-10). Comment on:'How much security does Y-00 protocol provide us?'[Phys. Lett. A 327 (2004) 28].
- ^ Nishioka, Tsuyoshi; et, al. (2005-10-10). Reply to:"Comment on:'How much security does Y-00 protocol provide us?'" [Phys. Lett. A 346 (2005) 1].
- ^ Nair, Ranjith; et, al. (2005-09-13). Reply to:'Reply to:"Comment on:`How much security does Y-00 protocol provide us?`"'.
- ^ 今井, 秀樹「暗号と情報セキュリティ」『生産研究』第57巻第5号、東京大学生産技術研究所、2005年、427-440頁。
- ^ Donnet, Stéphane; et, al. (2006-08-21). Security of Y-00 under heterodyne measurement and fast correlation attack.
- ^ Yuen, Horace P.; et, al. (2007-04-23). On the security of Y-00 under fast correlation and other attacks on the key.
- ^ Mihaljević, Miodrag J. (2007-05-24). Generic framework for the secure Yuen 2000 quantum-encryption protocol employing the wire-tap channel approach.
- ^ Shimizu, Tetsuya; et, al. (2008-03-27). Running key mapping in a quantum stream cipher by the Yuen 2000 protocol.
- ^ Ota, Masataka (2008-06-05). Y-00 is Broken.
- ^ Tregubov, P. A.; Trushechkin, A. S. (2020-11-21). Quantum Stream Ciphers: Impossibility of Unconditionally Strong Algorithms.
- ^ Iwakoshi, Takehisa (2020-01). Analysis of Y00 Protocol Under Quantum Generalization of a Fast Correlation Attack: Toward Information-Theoretic Security.
- ^ Iwakoshi, Takehisa (2021-02). Security Evaluation of Y00 Protocol Based on Time-Translational Symmetry Under Quantum Collective Known-Plaintext Attacks.
- ^ Zhang, Mingrui; et, al. (2021). Security Analysis of Quantum Noise Stream Cipher under Fast Correlation Attack.
- ^ Wang, Kai; Zhang, Jie (2021). The security of quantum noise stream cipher against collective attacks.
- ^ Zhang, Mingrui; et, al. (2022). Security analysis of a QAM modulated quantum noise stream cipher under a correlation attack.
- ^ 健史, 小柴 (2006-02-15). 量子コンピュータは公開鍵暗号にとって脅威なのか?.
- ^ 「21世紀の革命的な量子情報通信技術の創生に向けて」量子力学的効果の情報通信技術への適用とその将来展望に関する研究会 報告書、2000年6月 [8]
- ^ 「量子情報通信技術研究開発戦略 : 21世紀の革命的なネットワーク社会の実現に向けて」量子情報通信研究推進会議 報告書、2003年11月 [9]
- ^ 「21世紀ネットワーク基盤技術研究開発戦略 : ICTの新パラダイムを創生」21世紀ネットワーク基盤技術研究推進会議 報告書、2005年7月（3-3）
- ^ サイバーセキュリティ研究・技術開発取組方針 [10]
[続きの解説]
- quantum cryptographyのページへのリンク
