луатацію.
. 3 Квантовий протокол, запропонований Екертом
У 1991 році Екерт (Ekert) запропонував використовувати для вироблення спільного секретного ключа кореляцію (зв'язок) квантових частинок. Вперше ця властивість була теоретично передбачене в парадоксі Ейнштейна-Подольського-Розена (EPR, 1935), а пізніше пояснено Белл'ом (Bell, 1969).
корельовані частинки (або EPR - частинки) перебувають у синглетному стані. Хвильова функція системи таких частинок:
Тут записано поведінку частинок згідно парадоксу EPR при їх вимірі. Як тільки стає відомо стан однієї частинки з цієї пари (наприклад, проводиться вимір по якомусь базису), зі 100 відсотковою ймовірністю можна обчислити стан другої частинки. Причому, стану частинок виявляться взаімноортоганальни. Якщо вимірювання стану першим частинки дало | 0 gt ;, то вимірювання другого частинки в цьому ж базисі дасть | 1 gt ;. Якщо ж вам цікава більш точна розшифровка наведеної формули, зверніться до хорошого підручником фізики.
Для роботи протоколу Екерта необхідно пристрій, генеруючі пари таких EPR частинок. Крім того необхідні: канали передачі квантів до учасників формування секретного ключа, а у самих учасників має бути обладнання, що дозволяють заміряти стан отриманої частинки. Пристрій генерує пару зв'язаних часток (А і В).
Частка А направляється 1му користувачеві, Алісі, а частинка В - другому, Бобу.
Аліса і Боб заміряють свої частки. Результати замірів повинні узгоджуватися з парадоксом EPR і нерівністю Белла.
Частина бітів отриманої послідовності користувачі звіряють по відкритому каналу. Якщо вони не виявлять порушень квантової кореляції, що залишилися не оприлюднений, біти оголошуються ключем.
3 Передача інформації з квантовим каналах зв'язку
. 1 Аналіз можливості передачі конфіденційної інформації по квантовим каналах зв'язку
При переході від сигналів, де інформація кодується імпульсами, що містять тисячі фотонів, до сигналів, де середнє число фотонів, що припадають на один імпульс, багато менше одиниці (порядку 0,1), вступають в дію закони квантової фізики. Саме на використанні цих законів у поєднанні з процедурами класичної криптографії заснована природа секретності квантового каналу зв'язку. У квантово-криптографическом апараті застосуємо принцип невизначеності Гейзенберга, згідно з яким спроба виробити виміри в квантовій системі вносить до неї порушення, і отримана в результаті такого виміру інформація визначається прийнятої стороною як дезінформація. Процес вимірювань у квантовій фізиці характеризується тим, що він може активно вносити зміни в стан квантового об'єкта, і йому притаманні певні стандартні квантові обмеження. Слід виділити обмеження, пов'язані з неможливістю одночасного вимірювання взаємодоповнюючих параметрів цієї системи, т. Е. Ми не можемо одночасно виміряти енергію і поляризацію фотона.
В даний час в усьому світі ведуться широкомасштабні дослідження в галузі квантової криптографії, яка забезпечує високу надійність і захищеність переданої інформації по каналах зв'язку. Якщо зловмисник спробує перехопити інформацію, передану через квантовий канал, то він внесе в неї велика кількість помилок. Це пов'язано з тим, що фотон, що несе інформацію, при детектуванні руйнується. Після цього зловмисник генерує новий квант з параметрами, наприклад поляризацією, відповідними результату його вимірювання. У ряді випадків поляризація нового кванта не співпадатиме з тією, яка використовувалася відправником, що призведе до спотворення даних. Наявність спотворень буде виявлено в ході звірки легальними користувачами деякого загального відрізка даних.
Системи квантової криптографії володіють рядом принципових особливостей: не можна заздалегідь сказати, який з переданих бітів буде коректно прийнятий одержувачем, так як цей процес носить імовірнісний характер; істотною особливістю системи є використання однофотонних оптичних імпульсів, що сильно знижує швидкість передачі по каналу зв'язку. У силу зазначених причин квантовий канал зв'язку малопридатний для передачі великих обсягів даних, а більше підходить для вироблення секретного ключа, який буде використаний легальними користувачами для шифрування даних.
В ідеальних системах квантової комунікації безпосередній перехоплення даних неможливий, оскільки він достовірно виявляється легальними учасниками обміну по виникають помилок в передачі.
Апаратура учасників інформаційного обміну недосконала, що призводить до появи помилок у приймальному модулі навіть за відсутності несанкціонованого доступу. За цих обставин наявність певного рівня помилок не повинно сприйматися ...
