アフターパルスの影響を考慮した無条件に安全な量子暗号鍵配布率の評価

摘要

InGaAsアバランシホトダイオードを用いた単一光子検出器におけるアフターパルスが，BB84プロトコルによる量子暗号鍵配布に与える影響を明らかにするために，プライバシー増幅後の鍵配布率とクロック周波数，送信平均光子数，及び伝送距離との関係を評価した．量子符号誤り率の計算には，筆者らの実測値である暗計数率，アフターパルス発生確率を使用し，1パルス当りの鍵配布率の計算には，Luetkenhausが導出した無条件に安全な鍵配布条件を用いた．解析の結果，アフターパルスを考慮した鍵配布率の最大値は無視した場合に比べて1/2程度に減少することがわかった．また，鍵配布率を最大にする最適な動作条件（平均光子数，クロック周波数）が存在し，これらを決定するためには，アフターパルスの考慮が必要不可欠であることを明らかにした．