世界初、NICTが衛星を用いた量子鍵配送の可能性を検証

NICTでは、宇宙光通信や量子鍵配送の研究開発を行っています。今回、NICTの光地上局 (図1)において、JAXAが2005年8月に打ち上げた低軌道地球周回衛星である「OICETS（きらり）」(図2)を用いて、衛星—地上間での偏光の劣化が、2.8%以下という結果を、世界で始めて観測に成功しました（図3、図4）。空間での量子鍵配送には、そのシステムの簡便性と安定性が得られる点から、光子の偏光を用いた鍵配送が一般的に用いられますが、もし偏光の度合いが劣化してしまうと安全な鍵の共有を行うことはできません。本結果から、上層大気を含む大気の影響は、量子鍵配送に問題ないレベルに抑えられていることが確認されました。 　

微弱な光が持つ粒子（光子）の物理的性質である、一つ一つの量子状態（偏光など）を利用して送受信者間で暗号用の鍵を共有する通信方式。盗聴者が観測（盗聴）を行うと量子状態がゆがむため盗聴を見破ることが可能となる。量子鍵配送と、一度しか暗号を使わないワンタイムパッドと呼ばれる方法を用いることで、完全秘匿通信が可能になる。

送り手と受け手の間で、情報を第3者に盗み見られないようにする手段。

クラウドコンピューティングによるネットワーク社会の到来や電子的行政サービス （電子政府)の拡充に向けて、情報通信における安全性確保の重要性が急速に高まっている。現在広く普及している暗号は、コンピュータの能力が飛躍的に向上すると、解読される危険性を常に有している。ところが、量子鍵配送は将来どんなに科学技術が進歩しても、絶対に盗み見られないのが特徴。量子鍵配送技術は、現在200kmを超える光ファイバー伝送が実証されているが、不可避な減衰のため300kmが伝送限界といわれている。今後の都市間リンクや将来の大陸間リンクには、量子中継技術が必要とされているが、依然挑戦的未踏技術にとどまっている。比較的近未来の方法として期待されているのが地球を周回する人工衛星を用いることで、地球全体への量子鍵配送が可能となり、よりセキュリティを高めることが可能となる。

NICTに設置されている１．5ｍの光学望遠鏡を持つ施設。1994年に技術試験衛星Ⅵ型「きく6号（ETS－Ⅵ）」を用いた静止衛星—地上間の距離における世界初の光通信実験を成功裏に実施。2006年には、低軌道衛星—地上間の距離における光地上局との光通信実験を成功させている。定常的に、衛星との距離を高精度に測定するレーザ測距の実験を実施している。

数万キロメートルを隔てた衛星と衛星の間で、レーザ光を使った光通信（光衛星間通信）実験を行うために開発されたJAXAの技術試験衛星。「きらり（OICETS）」は2005年8月に打ち上げられ、同年12月に、欧州宇宙機関（ESA）が打ち上げた先端型データ中継技術衛星「AR ARTEMIS」との間で、衛星－衛星間光通信実験に成功している。また、2006年にはNICTの衛星－地上局の間での光通信実験にも成功し、2008年からは、NICTから提案した偏波特性の検証など新たな研究課題の実証のため、追加実験として実施された。