(本申請是2000年12月12日遞交的國家申請號為99807306.7、發明名稱為“單一光子發生裝置”PCT申請的分案申請。)

技術領域

本發明涉及用于作為通過使光子一個一個地攜帶信息而可以發現竊聽者的傳輸系統的量子密碼通信系統等的光源。

背景技術

在量子密碼通信系統中，通過使光子一個一個地攜帶信息，利用量子力學的原理可以發現竊聽者。但是，如果使2個以上的光子攜帶相同的信息，竊聽者就有可能利用這些關系的一部分從而不能檢測到竊聽者的存在。這樣，理想的就使必須利用最多只包含1個光子的脈沖。作為這樣的脈沖，通常是利用衰減器對來自激光光源的光進行衰減，使每1脈沖的光子的平均數μ約為0.1。通過這樣處理，可以減少在脈沖中包含2個以上的光子的概率。但是，在脈沖中包含1個光子的概率也減少為約0.1。即，在μ＝0.1時，在10次當中實際上只能進行1次傳輸。

作為改善這種方法的先有技術的1例，下面，使用圖9說明日本特表平8-505019號公報的「使用量子密碼的密鑰分配些和方法」所述的技術。在圖9中，9是發生用于抽運非線性光學晶體5的抽運光的激光器。在非線性光學晶體11中，發生抽運光的1個光子概率地發生2個光子的參量熒光對。其中的1個光子(這里，稱為空載光子)由光檢測器和門控制裝置49檢測，檢測到時就打開門裝置4讓另一方的光子(稱為信號光子)通過。

但是，在先有的技術中，存在以下的問題。

首先，第一，在先有的方法中，在檢測器的反應時間內發生2個光子對時，通過門操作將射出2個信號光子，從而在脈沖內將存在2個光子。

另外，在先有的方法中，不能控制在脈沖內部的光子發生的時刻。

另外，在即使檢測光子的到達的檢測器未檢測到光子而由于噪聲等發生輸出脈沖的所謂的「暗計數脈沖」時，將輸出射出光子不存在的光脈沖，效率將變壞。

本發明就是為了解決這樣的問題而提案的，目的旨在在脈沖內只發生1個光子。

另外，目的旨在降低由于檢測器的暗計數脈沖而引起的光子不存在的光脈沖的發生。

另外，目的旨在在脈沖內部在特定的時刻發生光子。

發明的概要

本發明的單一光子發生裝置具有發生由信號光子和空載光子組成的發生時刻具有相關關系的光子對的光子對源、檢測空載光子的光子的入射的光子檢測器、時鐘發生器、生成用于在由該時鐘規定的一定時間內僅以小于特定的次數的次數開關門裝置的信號的門控制裝置和根據門控制裝置的信號而開關的門裝置。

另外，具有發生由信號光子和空載光子組成的發生時刻具有相關關系的光子對的光子對源、檢測空載光子的光子的入射的光子檢測器、時鐘發生器、生成用于僅對由該時鐘規定的一定時間內的最初的光子檢測器的信號開關門裝置的信號的門控制裝置和根據門控制裝置的信號而開關的門裝置。

另外，作為入射抽運光的非線性光學介質，設置了抽運光與非線性光學介質的光軸的夾角設定為其諧振曲線與和某一特定的單一波長a對應的直線相切的角度的非線性光學晶體。

另外，作為入射抽運光的非線性光學介質，具有抽運光與非線性光學介質的光軸的夾角設定為其諧振曲線與和某一特定的單一波長a、b對應的直線相切的角度的非線性光學晶體。

另外，作為入射抽運光的非線性光學介質，具有波導型的非線性光學介質。

另外，作為入射抽運光的非線性光學介質，具有偽假相位匹配小型化非線性光學介質。

另外作為控制信號光子的射出的門裝置，具有以比開關時間短的時間差進行開關的多個快門。

另外，具有使從光子對發生的信號光子到達控制該光子的射出的門裝置的光纖。

在本發明中，由光子檢測器檢測空載光子的光子的入射，在由時鐘發生器的時鐘規定的一定時間內僅以小于特定的次數的次數開關控制信號光子的射出的門裝置。

另外，由光子檢測器檢測空載光子的光子的入射，僅對由時鐘發生器的時鐘規定的一定時間內的最初的光子檢測器的信號開關控制信號光子的射出的門裝置。

另外，使來自抽運光光源的抽運光入射，將由非線性光學介質發生的發生時刻具有相關關系的光子對作為空載光子和信號光子使用。

另外，在設置入射抽運光的非線性光學介質時，將抽運光與非線性光學介質的光軸的夾角設定為其諧振曲線與和某一特定的單一波長a對應的直線相切的角度。

另外，在設置入射抽運光的非線性光學介質時，將抽運光與非線性光學介質的光軸的夾角設定為其諧振曲線與和某一特定的單一波長a、b對應的直線相切的角度。

另外，將抽運光入射到波導型的非線性光學介質中。