базиси не співпадуть, кореляції між поляризациями відправленого та отриманого стану спостерігатися не буде. Після процедури вимірювання, за класичним каналу відправник і одержувач порівнюють набір базисів. Фотони, відповідні співпадаючим базисам, використовуються для створення криптографічного ключа.
У даному протоколі пасивне підслуховування неможливо з огляду на те, що, перехоплюючи фотони і вимірюючи їх стан, третя сторона тим самим руйнує їх поляризацію. Цей факт призводить до невідповідності послідовностей відправника і адресата. У цьому випадку, обидві сторони можуть забракувати свої дані і почати процедуру передачі інформації спочатку.
3.2 Квантова криптографія на теоремі Белла
Ідея подібного роду криптографії заснована на генерації переплутаних фотонів в синглетному стані [6, 22]. Джерело переплутаних пар поміщається між відправником та одержувачем інформації (Рис 2)
Кожна зі сторін вимірює стан відповідного фотона вбазисах або?. У результаті знову виходить набір поляризаций, відповідних кожному фотону пари. Далі, за класичним каналу боку порівнюють набори базисів, в яких вони проводили вимірювання. У разі збігу деяких з них, відомо, що фотони переплутав пари антікорреліруют один з одним. У цих випадках формується криптографічний ключ.
У разі незбіжних базисів, відомо, що спільна кореляція фотонів порушує нерівність Белла. Перевіряючи цей факт, можна обчислити, чи дійсно пара фотонів є заплутаною, або, що при підслуховування фотон був замінений.
3.3 Просторовий перенесення кореляцій в квантової криптографії
У попередньому розділі була розглянута експериментальна ідея реалізації ефекту просторового переносу квантових кореляцій між двома різними переплутаними станами.
Відзначимо, що ця ідея може бути використана для збільшення відстані між Алісою і Бобом в криптографічного схемою. Ця можливість була теоретично розглянута в роботі [20], присвяченій квантовим повторителям.
Обмеження відстані між Алісою і Бобом в чому обумовлюється процесами загасання сигналу, переданого фотонами по оптичному волокну або повітрю. Як було показано в [20], загасання має експонентний характер в залежності від довжини оптичного шляху.
Встановлення додаткових, перехоплюючих джерел переплутаних пар в деяких узл?? х оптичної схеми може істотно продовжити дистанцію сполучення між абонентами (Рис 9).
Можливість експериментальної реалізації процесів просторового переносу кореляцій відкриває в свою чергу практичну можливість реалізації зазначеної схеми.
4. Варіант застосування ефекту переплутування в часі в криптографії
У попередніх розділах ми докладно розглянули фізичну сутність і методи отримання квантово переплутаних станів. У попередньому розділі, ми показали, що процес детектування квантових кореляцій в переплутаних станах з успіхом може бути використаний для поліпшення протоколів криптографії. Ми показали, що процес просторового наведення кореляцій між двома переплутаними станами, може цілком бути використовуємо для поліпшення технічних характеристик криптографічного схеми передачі інформації.
У свою чергу, процес тимчасової передачі квантових кореляцій, як нам видається, також може бути покладений в основу протоколу квантової криптографії.
Звернемося до Рис 10. З огляду на те, що процес переплутування в часі пов'язаний з еволюцією тимчасових мод фотонних пар («переплутуванні пар фотонів в часі»), ми будемо розглядати процедуру розподілу ключа в кілька тактів. У першому такті роботи схеми, джерело фотонних пар розподіляє частинки Бобу і Алісі. Аліса вимірює стан свого фотона в деякому базисі, а Боб пропускає фотон на лінію затримки. У другому такті, генерується друга пара заплутаних часток. При цьому Аліса в свою чергу пропускає фотон на інший кінець лінії затримки, а Боб здійснює вимір. Процес пропусканіяізмеренія фотона може контролюватися, наприклад, перемиканням дзеркала, прикріпленого до п'єзоелементів. Час перемикання дзеркала необхідно синхронізувати з тактовою роботою схеми, яка в свою чергу буде визначатися частотою генерації пар переплутаних частинок на параметричному генераторі. Фотони першої та другої пар, пропущені на різні кінці лінії затримки потраплятимуть на светоделітель, де, використовуючи фотодетектори, можна буде здійснювати белловського проекційні вимірювання.
Після низки відповідних процедур, Аліса і Боб зможуть в класичному каналі оприлюднити інформацію про те, в яких базисах вироблялися їх вимірювання, а також інформацію про набір белловського станів, у які відбулася редукція при проекційних вимірах.
При збігу базисів Алі...
