量子暗号は、量子力学の性質を利用して、盗聴者の計算能力や技術レベルに依存しない強固なセキュリティを持った通信を可能にする技術です。多くの量子暗号方式では、非常に小さなエネルギーを持つ光子１個の到来を検知できる光子検出器が使われますが、光の波の振幅を測る別の方式も提案されていました。この光波を測る量子暗号方式は、光子検出器の替わりに、もっと安価な、強い光のエネルギーを測る光検出器で実現できるという利点があります。しかし、光子の検出を行う方法に比べると、セキュリティを保証する理論の進展が遅く、盗聴者がどんな技術を使っても盗聴できないという量子暗号の最大の特長を証明するには、非現実的な装置の仮定が必要でした。
本研究グループは、光波を測る量子暗号方式のセキュリティの問題を解決し、非現実的な仮定を置くことなく、保証されたセキュリティのもとで通信を行う具体的な方法を初めて見出しました。波の振幅というアナログ量から盗聴の痕跡を突き止める新しい手法の考案が解決の鍵でした。この成果により、量子暗号装置の低コスト化、コンパクト化や、光波長多重通信による大容量化の道が拓けることになり、強固なセキュリティを持つ量子暗号技術の普及に大きく弾みがつくと期待されます。
本研究は、内閣府総合科学技術・イノベーション会議の戦略的イノベーション創造プログラム（SIP)「光・量子を活用したSociety5.0実現化技術」（管理法人：量研）ならびに科学技術振興機構(JST)の戦略的創造研究推進事業(CREST)の支援のもとに行われました。

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日本経済新聞：https://www.nikkei.com/article/DGXLRSP602973_S1A110C2000000/

Nature Communications：https://www.nature.com/articles/s41467-020-19916-1

(Editors' Highlights "Quantum" に選出）：https://www.nature.com/ncomms/editorshighlights