Введення
З давніх часів людство потребує організації перевірених каналів зв'язку для передачі тієї чи іншої інформації від відправника до одержувача. Для того щоб перехоплення або підслуховування інформації не були можливими, розробляються всілякі методи шифрування повідомлень.
Криптографія - наука про методи забезпечення конфіденційності і автентичності передачі інформації між двома абонентами. [1] На противагу криптографії, криптоаналіз - область криптології, що розробляє методики розшифровки, перехоплення та фальсифікації повідомлень.
Різні методи створення та організації передачі зашифрованих повідомлень були відомі ще в Давньому Єгипті, проте своє більш повне математичний тлумачення ця проблема отримала тільки в 20 столітті.
Відповідно до сучасної термінології вводяться наступні поняття. Відправника секретного повідомлення називають Алісою, приймаючу сторону - Бобом, а деякий третя особа, що порушує конфіденційність передачі даних, називають Євою. Під ключем будемо розуміти послідовність бітів інформації, використовуючи яку можна перетворити будь-яке повідомлення в шифр шляхом взаємно-однозначного відображення.
Більшість схем класичної криптографії побудовані на ідеї створення такої відповідності між шифром і повідомленням, яке максимально ускладнювало б перехоплювачу задачу розшифровки. Аліса передає Бобу ключ, кодує допомогою цього ключа повідомлення, а далі по відкритому каналу передає отриманий шифр. Боб, володіючи ключем, здатний відновити секретне повідомлення (Рис 1). Проблема визначення ключа по шифру представляє для перехоплювача виключно обчислювальну задачу і, в принципі, може бути вирішена, як тільки будуть розроблені квантові комп'ютери, обчислювальна потужність яких практично необмежена [2].
квантовий перепутиваніе временя криптографічний
У 1945 році Клод Шеннон у своїй роботі «Теорія зв'язку в секретних системах» [3] детально досліджував проблему організації передачі даних з математичною боку. Він показав, що при використанні одноразового випадкового ключа, що кодує відповідно тільки одне повідомлення, розшифровка повідомлень принципово неможлива. Таким чином, проблема звелася до питання передачі випадкової послідовності бітів ключа від Аліси до Боба так, щоб Єва не мала можливості її перехопити або підробити таємно від одержувача і відправника. Сучасна криптографія в чому базується на ймовірнісної процедурі розподілу ключа між абонентами.
Проблема конфіденційності і автентичності у процедурі розподілу випадкових ключів в чому вирішується методами сучасної квантової криптографії (розділ «Квантова криптографія»). Ряд протоколів квантової криптографії базується на неможливості клонування квантового стану, що приводить до того, що Єва, яка проводить свої вимірювання, буде обов'язково виявлена. Видатних досягнень квантова криптографія досягла у зв'язку з використань особливих квантових станів, званих переплутаними. Специфічні некласичні квантові кореляції між переплутаними частинками дозволяють Алісі і Бобу контролювати процедуру передачі ключа, виключаючи проблему підслуховування і навіть фальсифікації послідовності. Варто також відзначити, що на даний момент ряд протоколів квантової криптографії має комерційну основу і найближчим часом може бути широко використаний в банківських, Інтернет або інших приватних системах. [4]
У той же час, фізика переплутаних станів останнім часом досягла значного прогресу. Поставлено ряд експериментів, що характеризують наявність квантової кореляції в переплутаних станах, як якесь фундаментальне властивість, справедливе не тільки в просторі, але і в часі. У зв'язку з цим, видається цікавим докладно вивчити методику створення переплутаних станів, а також способи перенесення квантових кореляцій між створеними станами. Враховуючи колосальну роль, яку теорія заплутаних станів грає на даний момент у розвитку сучасної криптографії, з'являється можливість застосувати нові результати з області фізики переплутаних станів для створення поліпшених версій криптографічних протоколів.
Метою даної роботи є ознайомлення з сучасними на даний момент методиками отримання переплутаних станів, а також з низкою новітніх відкриттів в області перенесення квантової заплутаності між частинками. Більш того, буде розглянута можливість застосування в квантової криптографії новітнього ефекту, пов'язаного зі створенням переплутаних в часі станів.
1. Фізика переплутаних станів
. 1 Парадокс Ейнштейна-Подольського-Розена
Квантова механіка є швидко розвивається областю фізики, здатної, на відміну від класичних уявлень, дати тлумачення більшості з відомих на даний момент фізичних феноме...
