偏光を使って量子鍵を送信できる「量子ガジェット」のプロトタイプをスマートフォンに搭載できれば、モバイルでの非接触型決済の安全性が向上する可能性がある。
Apple PayやAndroid Payといった非接触型カードやアプリの普及により、決済はより容易になりました。カードやスマートフォンをスワイプする方式は、従来のICチップとPINを使った方式よりも速いですが、必ずしも安全とは限りません。
オックスフォード大学、ノキア、ベイ・フォトニクスの研究者らは、近距離無線通信（NFC）デジタル決済やWi-Fi経由でより安全にデータを送信できるデバイスを開発することで、この状況を変えたいと考えている。
本日 Optics Express に掲載された論文によると、この携帯型装置は 500 メートル先まで毎秒 30 キロバイト以上のデータを送信でき、送信モジュールと受信モジュールで構成されているという。
量子鍵を用いた情報送信能力は、量子ビットの伝送と検出に基づいています。送信機には一連の可動ミラーが搭載されており、6対の光共振器を構成し、異なる偏光と位置のLED光をフィルタリングします。
光は一連のミラーによって受信モジュールへと導かれ、送信モジュールと同じ偏光を持つ6対の光共振器を通過する際に分割されます。その後、光はシリコンアバランシェ光検出器に接続された6本のマルチモード光ファイバーに結合されます。検出器は到着した光子を計数し、秘密鍵を生成します。
光は送信モジュールと受信モジュールに入ると偏光され、安全な量子鍵を生成します（画像提供：Chun et al）
量子鍵は、データを暗号化して無線通信チャネルで送信するための固有の組み合わせです。受信者はデータを復号してアクセスします。長い量子鍵を生成することで、ランダムに解読される可能性を低減します。
論文の共著者であり、オックスフォード大学の物理学者であるアイリス・チョイ氏は、「ハッカーが通信路に侵入しようとすると、鍵の内容が変更されます。この技術が盗聴やハッキングを防止できると言っているわけではありませんが、もしハッキングが行われた場合、その存在が明らかになります」と述べています。
量子鍵を入手しようとする厄介な盗聴者はシステムに干渉し、双方の当事者に取引が改ざんされたことを警告します。データは量子ビット（複数の異なる量子状態を取り得る）として慎重に符号化されているため、傍受しようとする盗聴者は量子ビットを乱し、システムの量子状態を変化させます。その結果、鍵は変更され、使用できなくなります。
一見したところ、このデバイスはまだデジタル決済に対応していないようだ。約30センチ×14センチの大きさは、薄型のポケットサイズのスマートフォンには大きすぎる。
研究者たちは、このプロトタイプが有望な第一歩であると信じており、システムを小型化して携帯電話のコンポーネントとして組み込む方法を模索しています。®
