Lo05

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt hozzászólók, és jelentősen eltérhet a 2015. december 25-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzéshez 21 szerkesztés szükséges .

Lo05 protokoll – kvantumkriptográfiai protokollHoi-Kwon Lo , Xionfen Ma és Kai Chen tudósok hoztak létre . [egy]

A protokoll létrehozásának okai

A kvantumkulcs-elosztási protokollok a fizika alapvető törvényein alapulnak, ellentétben a klasszikus kriptográfiai protokollokkal , amelyek többsége a titkosítási algoritmusok feltörésének bizonytalan számítási nehézségére épül.

A kvantumprotokollok jelentős nehézségekkel szembesülnek fizikai megvalósításuk során, ami végső soron bizonytalanná teszi őket. Különösen a lézereket használják fotonforrásként , de az ilyen források nem mindig generálnak jeleket egyetlen fotonnal . Ezért az olyan protokollok, mint a BB84 vagy B92 , különféle támadásoknak vannak kitéve. Például Eve meg tudja mérni a fotonok számát Alice minden egyes jelében, és elnyomja az összes olyan jelet, amely csak egy fotont tartalmaz. Eve ezután feloszthatja a többfoton jeleket, az egyik példányt megtartja magának, a másikat pedig Bobnak küldi. Ez teljesen megbontja a kvantumprotokoll (pl. BB84) biztonságát. Csak azok az Alice-jelek garantálják a BB84 protokoll biztonságát, amelyek egyetlen fotonból állnak.

2005-ben Lo csoportja olyan protokollt javasolt, amely kiküszöböli a meglévő protokollok ezen hiányosságait. Ennek a protokollnak az ötlete a „csapdaállapotokon” alapul. Vagyis kvantumállapotokon , amelyek csak Éva jelenlétének meghatározására szolgálnak a kommunikációs csatornában. A titkos kulcs generálási sebességet a következő formában lehet kifejezni: , ahol $S\geq Q_{\mu }*(-H_{2}(E_{\mu })+\Omega [1-H_{2}(e_{1})])$

${\displaystyle Q_{\mu ))$ - állapotjel változás

${\displaystyle E_{\mu ))$ — az állapotjel hibaarányának kvantumbitje

Ω Alice egyfoton jeleinek aránya, amelyet Bob képes volt észlelni

$e_{{1}}$ az Alice által generált egyfoton jelek Bob általi észlelésének eseményeinek hibaarányának kvantumbitje

$H_{2}$ Shannon bináris entrópiája

Az utolsó két paraméter alsó és felső határát eleve nehéz beállítani, ezért az ismert algoritmusok azzal a feltételezéssel dolgoznak, hogy Bob megkapja Alice összes többfoton jelét. Ezért eddig azt hitték, hogy a feltétel nélküli kriptográfiai erősség követelménye rontja a kvantumkulcs-elosztási protokollok teljesítményét [2] . A Lo05 algoritmus egyszerű módot ad a és a határok minőségi becslésére , amely a meglévő hardver alapján megvalósítható, ezért nem igényel feltételezéseket az információátviteli csatorna biztonságával kapcsolatban. A módszer fő ötlete az, hogy Alice további "csali" állapotokat generál a BB84-ben használt standard állapotokon kívül. A csalikat csak a lehallgatás észlelésére használják, míg a BB84 szabványos állapotokat a kulcsok generálására. Az egyetlen különbség az állapotok között az intenzitásuk. [egy] $e_{{1}}$ $H_{2}$

Az algoritmus leírása

Fő ötlet

Kvantumkimenet

A valóságban két eset van:

$n=0$ : Éva hiányában egyszerűen a rendszer háttéresemény-észlelési aránya határozza meg. ${\displaystyle Y_{0))$
$n\geqslant 1$ : Ebben az esetben a kvantumhozamot két forrás határozza meg - a jelfotonok detektálása és a háttéresemény . Feltételezve, hogy ezek a források függetlenek, a következőt kapjuk: . Egy ilyen feltételezés lehetséges, mivel a háttérsebesség (kb . ) és az átviteli hatékonyság (kb . ) kicsi. Tegyük fel, hogy az egyes fotonok teljes átviteli valószínűsége . Egy közönséges csatornában a foton viselkedése független. Így a -foton jelek átviteli hatékonyságát a következő képlet határozza meg: . $Y_{{n}}$ $\eta _{n}$ ${\displaystyle p_{dark))$ ${\displaystyle Y_{n}=\eta _{n}+p_{sötét}-\eta _{n}\cdot p_{dark}\approx \eta _{n}+p_{sötét))$ $10^{-5}$ $10^{-3}$ $\eta$ $n$ $n$ $\eta _{n}$ ${\displaystyle \eta _{n}=1-(1-\eta )^{n))$

Quantum Bit Status Signal Error Rate (QSO)

A valóságban két eset van:

Legyen a jel vákuum ( ). Tegyük fel, hogy mindkét detektornak azonos az eseményérzékelés háttéraránya, akkor a kimenet teljesen véletlenszerű, és a hibaarány 50%. Kiderült, hogy a KBSO vákuumhoz . $n=0$ $e_{0}=1/2$
Ha a jelnek fotonjai vannak, akkor van némi hibaaránya is . Két részből áll - a hibás észlelésekből és a háttér-hozzájárulásból. , ahol nem függ a . A és értékeit Alice és Bob kísérletileg ellenőrizheti, ha a csali állapot módszert használják. Éva minden beavatkozási kísérletét szinte mindig észlelik. [egy] $n\geqslant 1$ ${\displaystyle e_{n))$ $e_{n}=(e_{detektor}\cdot \eta _{n}+{\tfrac {1}{2}}p_{dark})/Y_{n}$ ${\displaystyle e_{detektor))$ $n$ $Y_{{n}}$ ${\displaystyle e_{n))$

Következtetések

Összehasonlításképpen a μ kulcs biztonságos kvantumeloszlásának hagyományos algoritmusaiban a sorrendet választják , amely a sorrend nettó kulcsgenerálási arányát adja meg , illetve az algoritmus jelentősen megnöveli a nettó kulcsgenerálási arányt -ról -ra . Ezenkívül ez a módszer lehetővé teszi a kulcsok biztonságos elosztását sokkal nagyobb távolságokra, amit korábban lehetetlennek tartottak. Ezenkívül ez a módszer optimális értéket ad a fotonok számának 0,5-re, ami magasabb, mint a kísérletezők általában. Gyakran a 0,1-es értéket választották a legmegfelelőbb értéknek a fotonok átlagos számához, anélkül, hogy a biztonságot indokolták volna. Más szóval, az ezen algoritmus által javasolt paraméterekkel működő hagyományos berendezések nemcsak azonos minőségű, hanem jelenlegi kísérleti teljesítményüknél is jobb eredmények elérését teszik lehetővé a kísérletezők számára. [egy] $O(\eta )$ $O(\eta ^{2})$ $O(\eta ^{2})$ $O(\eta )$

Jegyzetek

↑ 1 2 3 4 H.-K. Lo, X. Ma, K. Chen. Decoy State Quantum Key Distribution . archive.org . arxiv.org (2005. május 12.). Letöltve: 2017. február 25. Az eredetiből archiválva : 2017. február 26.. (határozatlan)
↑ H. Inamori, N. Lütkenhaus, D. Mayers. A gyakorlati kvantumkulcs-elosztás feltétel nélküli biztonsága . archive.org . arxiv.org (2008. február 1.). Letöltve: 2017. március 2. Az eredetiből archiválva : 2017. március 3. (határozatlan)

Linkek

Lo H., Ma X., Chen K. Decoy állapotú kvantumkulcs-eloszlás. , Phys. Fordulat. Lett. 94, 230504, 2005.
Hwang W.-Y. Phys. Fordulat. Lett. 91, 057901 (2003).

Lo05

A protokoll létrehozásának okai

Az algoritmus leírása

Fő ötlet

Kvantumkimenet

Quantum Bit Status Signal Error Rate (QSO)

Következtetések

Jegyzetek

Linkek

Lásd még