Квантовая криптография

Цели и задачи
Демонстрация ненадежности классических криптографических систем, основанных на сложности.
Создание криптосистем на новых базовых принципах, обеспечивающих абсолютную защищенность информации.
Рассмотрение конкретных примеров передачи данных с использованием квантовых носителей.
Внедрение новых технологий в современную практику.

Что же такое криптография?
Квантовая криптография – это раздел квантовой информатики, изучающий методы защиты информации путем использования квантовых носителей
Проблема защиты информации остро стоит в условиях
приближения к информационному типу общества.

Свойства квантовых объектов, используемые в криптографии.
Смешенные (суперпозиционные состояния)
Перепутанные состояния

Протокол квантового распределения ключа Беннетта и Брасарда (BB84)

Протокол квантового распределения ключа Беннетта (B92)
Тот же метод приготовления состояний, что и в BB84
Используются два неортогональных состояния, например фотоны с поляризацией 45 и 90 соответствующие логическим 0 и 1
Измерения проводятся с помощью POVM
Велика вероятность нерезультативного измерения

Безусловная защищенность протоколов КРП
Оценка уровня шума
Маскировка перехвата под шум
Различные типы перехватов
Вторичная обработка ключа
Усиление секретности
Защита классического канала связи

Индивидуальный перехват
Метод промежуточного базиса
Промежуточный базис

Вероятности получения значений при использовании описанного метода

Другие методы индивидуальной атаки.
Другие типы атак
Метод случайного базиса
Метод косвенной индивидуальной атаки
Коллективный перехват
Когерентный перехват

Минимизация взаимной информации нелегитимного пользователя

График зависимости взаимной информации от уровня шума

Результаты:
Изучены протоколы квантового распределения ключа и вопрос их защищенности от прослушивания
На примере протокола BB84 показана безусловная защищенность протоколов КРК
Рассчитана взаимная информация между легитимными пользователями и взломщиком для различных типов атак
Получена функциональная зависимость взаимной информации от уровня шума, создаваемого перехватом
Минимизирована взаимная информация

Литература:
http://msiomau.narod.ru
http://prola.aps.org
Килин, С.Я. Квантовая криптография / С.Я.Килин, Д.Б.Хорошко, А.П.Низовцев // Минск: «Белорусская наука», 2007.
Килин С.Я. Квантовая информация / С.Я.Килин // УФН. – 1999. – Т.169. – с.507.