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公開番号2025036945
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-17
出願番号2023143626
出願日2023-09-05
発明の名称情報処理装置、量子暗号通信システム、鍵管理装置、情報処理方法及びプログラム
出願人株式会社東芝
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類H04L 9/12 20060101AFI20250310BHJP(電気通信技術)
要約【課題】より少ないメモリ使用量で秘匿性増強処理を行う。
【解決手段】実施形態の情報処理装置は、量子暗号通信路を介して受信される光子に基づく入力データを、複数の第1分割データに分割し、前記複数の第1分割データに数論変換を行うことによって第1分割データの第1数論変換データを取得し、Toeplitz行列を複数の第2分割データに分割し、前記複数の第2分割データに数論変換を行うことによって第2分割データの第2数論変換データを取得し、前記第1数論変換データと前記第2数論変換データとを乗算することによって得られた乗算結果を、逆数論変換した結果に基づいて、前記入力データの秘匿性増強処理を行う処理部を備える。
【選択図】図8
特許請求の範囲【請求項１】
量子暗号通信路を介して受信される光子に基づく入力データを、複数の第１分割データに分割し、
前記複数の第１分割データに数論変換を行うことによって第１分割データの第１数論変換データを取得し、
Ｔｏｅｐｌｉｔｚ行列を複数の第２分割データに分割し、
前記複数の第２分割データに数論変換を行うことによって第２分割データの第２数論変換データを取得し、
前記第１数論変換データと前記第２数論変換データとを乗算することによって得られた乗算結果を、逆数論変換した結果に基づいて、前記入力データの秘匿性増強処理を行う処理部、
を備える情報処理装置。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記第２数論変換データを格納するメモリ部を更に備え、
前記処理部は、前記第２数論変換データが得られると、得られた前記第２数論変換データを前記メモリ部に格納し、
処理対象の第２分割データが示すＴｏｅｐｌｉｔｚ行列の領域の値が、既に数論変換が行われた第２分割データが示すＴｏｅｐｌｉｔｚ行列の領域の値と同じである場合、前記処理対象の第２分割データの数論変換を行わずに、前記メモリ部に格納された第２数論変換データを利用する、
請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項３】
前記処理部は、前記複数の第２分割データを、列単位で順番に処理し、
第１分割列に含まれる複数の第２分割データに数論変換を行うことによって得られた第２数論変換データを前記メモリ部に格納し、
第２分割列以降に含まれる処理対象の第２分割データが示すＴｏｅｐｌｉｔｚ行列の領域の値が、既に数論変換が行われた第２分割データが示すＴｏｅｐｌｉｔｚ行列の領域の値と同じである場合、前記処理対象の第２分割データの数論変換を行わずに、前記メモリ部に格納された第２数論変換データを利用する、
請求項２に記載の情報処理装置。
【請求項４】
前記処理部は、前記複数の第２分割データを、行単位で順番に処理し、
第１分割行に含まれる複数の第２分割データに数論変換を行うことによって得られた第２数論変換データを前記メモリ部に格納し、
第２分割行以降に含まれる処理対象の第２分割データが示すＴｏｅｐｌｉｔｚ行列の領域の値が、既に数論変換が行われた第２分割データが示すＴｏｅｐｌｉｔｚ行列の領域の値と同じである場合、前記処理対象の第２分割データの数論変換を行わずに、前記メモリ部に格納された第２数論変換データを利用する、
請求項２に記載の情報処理装置。
【請求項５】
前記入力データは、誤り訂正処理が終わったデータであり、
前記処理部は、前記誤り訂正処理が終わったデータが、前記第１分割データのサイズに到達すると、前記誤り訂正処理が終わったデータの秘匿性増強処理を開始する、
請求項４に記載の情報処理装置。
【請求項６】
前記処理部は、前記行単位で秘匿性増強処理される各分割行の第１圧縮率を、過去に行われた秘匿性増強処理の圧縮率の履歴、及び、量子暗号通信路の統計データの履歴の少なくとも一方に基づいて決定する、
請求項４又は５に記載の情報処理装置。
【請求項７】
前記処理部は、前記行単位で秘匿性増強処理される各分割行の第１圧縮率を、秘匿性増強処理の前に行われたｓｉｆｔｉｎｇ処理で推定された推定ＱｂＥＲ（ＱｕａｎｔｕｍｂｉｔＥｒｒｏｒＲａｔｅ）を含む統計データに基づいて決定する、
請求項４又は５に記載の情報処理装置。
【請求項８】
前記処理部は、処理対象の分割行と乗算される前記第１分割データの統計データから第２圧縮率を決定し、
前記第２圧縮率が、処理対象の分割行の１つ前の分割行で使用された第１圧縮率より低い場合、前記第２圧縮率を前記処理対象の分割行の秘匿性増強処理に利用し、
前記第２圧縮率が、処理対象の分割行の１つ前の分割行で使用された第１圧縮率以上の場合、前記１つ前の分割行で使用された第１圧縮率を、前記処理対象の分割行の秘匿性増強処理に利用する、
請求項４又は５に記載の情報処理装置。
【請求項９】
前記入力データは、量子暗号通信路を介して受信された光子にＳｉｆｔｉｎｇ処理がされたデータに、インターリーブ処理がされた後、更に誤り訂正処理がされたデータである、
請求項４又は５に記載の情報処理装置。
【請求項１０】
前記処理部は、前記秘匿性増強処理の圧縮率に応じて、前記Ｔｏｅｐｌｉｔｚ行列の列数を削減する、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の情報処理装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は情報処理装置、量子暗号通信システム、鍵管理装置、情報処理方法及びプログラムに関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
情報通信技術の進展により多様なデータがやり取りされるようになり、送信される情報の秘匿性及び安全性等の確保が大きな課題となっている。量子暗号通信技術は、コンピュータの計算能力が向上しても、解読できない暗号技術として、実用化が期待されている。量子暗号通信の秘匿性増強処理では、例えば、誤り訂正処理データとＴｏｅｐｌｉｔｚ行列との掛け算が行われている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
ＡＲｅａｌ－ＴｉｍｅＱＫＤＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＦＰＧＡ（ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＬＩＧＨＴＷＡＶＥＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ，ＶＯＬ．３０，ＮＯ．２０，ＯＣＴＯＢＥＲ１５，２０１２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら従来の技術では、より少ないメモリ使用量で秘匿性増強処理を行うことが難しかった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の情報処理装置は、量子暗号通信路を介して受信される光子に基づく入力データを、複数の第１分割データに分割し、前記複数の第１分割データに数論変換を行うことによって第１分割データの第１数論変換データを取得し、Ｔｏｅｐｌｉｔｚ行列を複数の第２分割データに分割し、前記複数の第２分割データに数論変換を行うことによって第２分割データの第２数論変換データを取得し、前記第１数論変換データと前記第２数論変換データとを乗算することによって得られた乗算結果を、逆数論変換した結果に基づいて、前記入力データの秘匿性増強処理を行う処理部を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
実施形態の量子暗号通信システムの装置構成の例を示す図。
実施形態の量子暗号通信装置の機能構成の例を示す図。
実施形態の量子暗号鍵の生成処理の概要を示す図。
実施形態のＰＡ処理の概要を示す図。
ＰＡ処理の例１（行列演算の場合）を示す図。
ＰＡ処理の例２（畳み込み演算の場合）を示す図。
ＰＡ処理の例３（ＮＴＴを利用した演算の場合）を示す図。
ＰＡ処理の例３（ＮＴＴを利用した演算の場合）を示す図。
ＰＡ処理の例３（ＮＴＴを利用した演算の場合）を示す図。
実施形態のＰＡ処理部の機能構成の例を示す図。
実施形態の分割方式による出力データの計算例を示す図。
実施形態の分割方式による出力データの計算例を示す図。
実施形態の分割方式による出力データの計算例を示す図。
実施形態の入力データの分割列の定義を示す図。
実施形態のＴｏｅｐｌｉｔｚ行列の分割列及び分割行の定義を示す図。
実施形態の列方式のＰＡ処理の流れを説明するための図。
実施形態の列方式のＰＡ処理の流れを説明するための図。
実施形態の列方式のＰＡ処理の流れを説明するための図。
実施形態の列方式のＰＡ処理の流れを説明するための図。
実施形態の列方式のＰＡ処理の流れを説明するための図。
実施形態の行方式のＰＡ処理の流れを説明するための図。
実施形態の行方式のＰＡ処理の流れを説明するための図。
実施形態の行方式のＰＡ処理の流れを説明するための図。
実施形態の行方式のＰＡ処理の流れを説明するための図。
実施形態の行方式のＰＡ処理の流れを説明するための図。
実施形態のＴ行列の性質を説明するための図。
実施形態のＴ行列の各分割列の特徴を説明するための図。
実施形態のＴ行列の各分割行の特徴を説明するための図。
実施形態の列方式のＰＡ処理の入力データの格納例を示す図。
実施形態の列方式のＰＡ処理のＴ行列の格納例を示す図。
実施形態の行方式のＰＡ処理の入力データの格納例を示す図。
実施形態の行方式のＰＡ処理のＴ行列の格納例を示す図。
実施形態の圧縮率に応じたＴ行列の列数を示す図。
実施形態の行方式における各分割行の圧縮率について説明するための図。
実施形態の行方式におけるＱｂＥＲに応じた各分割行の圧縮率について説明するための図。
実施形態のインターリーブ処理導入時の量子暗号鍵の生成処理の概要を示す図。
実施形態の鍵管理装置の機能構成の例を示す図。
実施形態の量子暗号通信装置のハードウェア構成の例を示す図。
実施形態の鍵管理装置のハードウェア構成の例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に添付図面を参照して、情報処理装置、量子暗号通信システム、鍵管理装置、情報処理方法及びプログラムの実施形態を詳細に説明する。
【０００８】
はじめに、実施形態の量子暗号通信システムの装置構成の例について説明する。
【０００９】
［装置構成の例］
図１は実施形態の量子暗号通信システム１００の装置構成の例を示す図である。実施形態の量子暗号通信システム１００は、量子暗号通信装置１ａ及び１ｂ、鍵管理装置２ａ及び２ｂ、並びに、アプリ装置３ａ及び３ｂを備える。量子暗号通信装置１ａ及び鍵管理装置２ａは、拠点Ａに設置される。量子暗号通信装置１ｂ及び鍵管理装置２ｂは、拠点Ｂに設置される。
【００１０】
量子暗号通信装置１ａは、ＱＫＤ（ＱｕａｎｔｕｍＫｅｙＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）リンクによって、量子暗号通信装置１ｂとの間で共有された量子暗号鍵を鍵管理装置２ａに提供する。
（【００１１】以降は省略されています）

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