A detektortól független kvantumkulcs-eloszlás (en. Measurement-Device-Independent Quantum Key Distribution, MDI-QKD) egy kvantumkulcs-elosztási (QKD) protokoll , amelynek fő jellemzője az egyfotonos detektorok tökéletlenségét kihasználó támadásokkal szembeni immunitás.
A Quantum Key Distribution (QKD) lehetővé teszi két fél (általános nevén Alice és Bob) számára, hogy Eve lehallgatója jelenlétében létrehozzanak egy közös titkos bitsort, úgynevezett titkos kulcsot [1] . Ez a kulcs olyan feladatokhoz használható, mint a biztonságos kommunikáció és a hitelesítés. A QKD elmélete és gyakorlata között azonban nagy a szakadék. Elméletileg a QKD feltétel nélküli biztonságot kínál, amelyet a fizika törvényei garantálnak. A QKD gyakorlati megvalósításai azonban ritkán egyeznek meg a biztonsági bizonyításokban használt idealizált modellek feltevéseivel. Valójában a gyakorlati megvalósítások biztonsági réseit, különösen az érzékelők tökéletlenségét kihasználva sikeresen végrehajtottak különféle támadásokat a kereskedelmi QKD rendszerek ellen, rávilágítva azok gyakorlati sebezhetőségére. Az elmélet és a gyakorlat összekapcsolására több megközelítést javasoltak, ezek egyike az MDI-QKD [2] .
A kulcsgenerálás, mint minden kvantumkriptográfiai protokoll esetében, két fázisban történik.
Az első fázis a kommunikáció kvantumcsatornán keresztül:
A második fázis a kommunikáció hitelesített nyilvános csatornán keresztül:
Az a képesség, hogy Charlie-t megbízhatatlan csomópontnak tekintsék, és a mérési eredményeket nyilvános csatornán keresztül szabadon továbbítsák , a Hong-U-Mandel effektusnak köszönhető . Abból áll, hogy az Alice-től és Bobtól érkező fotonok egyidejűleg beavatkoznak egy 50:50 arányú sugárosztóba , amelynek mindkét végén van egy polarizáló sugárosztó, amely a beérkező fotonokat vízszintes vagy átlós állapotba vetíti. A Bell bázismérés maga ad információt a két foton összefonódott állapotáról, és csak Alice és Bob tudja a küldött állapotok ismeretében meghatározni az egymás által küldött állapotokat.
Az MDI-QKD módszer kriptográfiai erősségének bizonyítása több feltevésből áll. Először is feltételezzük, hogy a Trap State Method segítségével megbecsülhető a hasznos kimenet (angol erősítés - annak a valószínűsége, hogy a relé jelet generál a Bell állapot sikeres méréséhez) és a qubit hibaarány (QBER) [ 3] . Másodszor, egy reális séma [4] titkos kulcs generálási sebességét becsüljük meg . Ezenkívül feltételezzük, hogy az összes Charlie detektor azonos (azaz azonos a sötét számlálási arányuk és az észlelési hatékonyságuk), és sötét számlálásuk független a bemeneti jelektől.
A módszer egyik legfontosabb előnye, hogy a Charlie detektorai önkényesen megsérülhetnek a biztonság feláldozása nélkül. Továbbá, mivel Charlie a kommunikációs csatorna közepén van, az Alice és Bob közötti maximális távolság megduplázódik a klasszikus protokollokhoz, például a BB84-hez képest [2] .