Реферати українською » Коммуникации и связь » Сучасні квантові кріптографічні Лінії зв'язку


Реферат Сучасні квантові кріптографічні Лінії зв'язку

>СУЧАСНІКВАНТОВІКРИПТОГРАФІЧНІЛІНІЇЗВ’ЯЗКУ


1.Загальнівідомості ізквантовоїкриптографії

>Криптографія –мистецтвовинаходукодів йшифрів. якмистецтво воно та було бвідомеще ізчасів Цезаря.Криптографія бувпотрібназавжди –сильним світу того й цогозавжди було б щоховати від очей йвух простого народу, але й особливоінтенсивно вонарозвивалася под годинусвітовихвійн.ДоситьзгадатирозробкуНімеччиноюшифрувальноїмашини "Еніґма" йгероїчнізусилляанглійськихфахівців із розробки методудешифраціїїї коду, котрісприялистановленню ірозвиткуобчислювальних машин.Сучаснакриптографія здобулапотужнийімпульс для своговдосконалюваннязавдякишвидкомурозвиткуперсональнихкомп'ютерів ймережіІнтернет, щосприяли,завдякиможливостівикористатизахищенімеханізмиелектронногопідпису,розвиткубізнесу. Новаеракриптографіїпочалася із ідеї проможливості розробки квантовогокомп'ютера, щоспочатку кинулафахівців у шок, коли смердотізрозуміли, щотакийкомп'ютер уліченісекундизможезламатибудь-який шифр, апотім сталапотужним стимулом для тихий жфахівців урозробціпротиотрути –квантовоїкриптографії.Запропонованийнижчеоглядмає наметі – ідати,можливістьрядовимчитачамрозібратися, що ждаєквантовакриптографія й как онавирішуєпроблемизахисту нас відзломщиків.

>Класичнакриптографія сталанаукою тоді, коли разом ізевристикоюпоклала основоюкриптоаналіз –мистецтво розробки процедур, щоведуть додешифраціїкодів.Комбінаціякриптографії йкриптоаналізуспричинилапоявукриптології – науки прошифрацію тадешифраціюповідомлень.

>Шифрування –це процеспереведеннявихідного (>відкритого) текстуm узашифрований текст З – шифрограму, задопомогоюфункціїшифрації E –процедури,застосовуваної доспеціального ключа до (чи двохключів) й текстуm: З =E(k,m).

>Якщотрадиційнакриптографіявпродовжстолітьвикористовувала дляфункціїшифраціїпроцедури перестановки іпідстановки (>заміни)символів/слів, тосучаснакриптографіяґрунтується навикористаннітехнікинадточнихалгоритмів длядосягненнягарантованої безпеки.Використовується процедурадодавання по модулю 2потоковихбіт/букв (дляпотоковихшифрів) чи блокубіт/букв (дляблоковихшифрів).Тоді дляпотоковихшифрів маємо: Зі =mіkі> іkі пришифрації іmі =Qkі>kі =>Qkі придешифрації.

>Обміншифрованимиповідомленнямивідбуваєтьсязвичайно із двохбоків:передавального – Проте йприймаючого – У.Припускаєтьсятакож, щоповідомлення,передане із боці До У,може бутиперехоплено операторомперехопленняповідомлень (>eavesdropper), рольякогограє абонент - Є.

>Усікриптографічнісистемиподіляються на двакласи:симетричні інесиметричні.

>Симетричнікриптосистеми, чисистеми зсекретнимключем (privatekey), –цетакісистеми, у які одинсекретний ключзастосовується як дляшифрації, то йдешифраціїпереданоїінформації. У цьомувипадку абонент А та абонент Бволодіютьякоюсьсекретноюінформацією –ключем, що не винен бутивідомий абоненту Є.

>Абсолютназахищеністьсиметричноїсистемимаємісце занаступних умів:

- Ключє абсолютновипадковим;

-Довжина ключадорівнюєдовжині самогоповідомлення (щовизначаєвикористанняпотоковоїтехнікигенерації ключа);

- Ключ, як правило,єодноразовим,тобтовикористовується лише одного разу дляпередачі одногоповідомлення чи в одномусеансі зв'язку (болеедокладно див.нижче).

>Однією ізосновних проблемсиметричнихкриптосистемє передача чирозподіл секретного ключаміжкористувачами.Спробивикористати тієїсамий ключ багаторазів (>хоча іприпустимі)призводять довиникненняпевноїструктури вшифрованомутексті, й ворогможецимскористатися длядешифраціїповідомлень.Недолікомтакоїсистемиєнеобхідність абоненту А та абоненту Б матір усвоємурозпорядженнібільшийнабірвипадковихдвійковихпослідовностей длявикористання їхнього уякостіключів.

Приінтенсивномуобмініповідомленнямицінабори рано чипізно будутьвитрачені, йзновувиникне проблемапередачі ключа.Найбільш надійнаспосіб – особістазустріч абонента А із абонентом Б, але й з ряду причин таказустрічможевиявитисянеможливою.

>Прийнятовважати, щообчислення, щоскладаються із 280 >кроків,сьогодніважкоздійснити, томупередбачається, щосекретний ключмає матірдовжину,принаймні, 80біт.Заразсекретніключімаютьдовжину 128/192/256біт,тобтовимагаютьаналізу 2128/192/256варіантівперебирання, щоробитьвідладку (>розкриття) кодуважкорозв'язнимзавданням. Однакпрогрес узростаннішвидкодіїпроцесорівзмушує і далізбільшуватидовжину ключа. Немаючи цого ключа, операторперехопленняповідомленьспостерігаєлишевипадковупослідовністьбіт.

Усвітлі проблем доставки усиметричнихкриптографічних системах булирозпочатіспробистворення систем, котрі непотребували б доставки секретного ключа.Вонипризвели доствореннянесиметричнихкриптографічних систем.

>Несиметричнікриптосистеми, чисистеми ізвідкритимключем (publickey), –цетакісистеми, котрімаютьсправу із парамиключів. Один із них (>відкритий ключ)використовується дляшифрації, в тієї годину якінший (>секретний ключ) – длядешифраціїповідомлень.Якщохтосьнадсилає вамповідомлення, товіншифрує його,використовуючи вашвідкритий ключ, а ві,дешифруючи його,використовуєте вашсекретний ключ.Головне у тому,наскільки добросформованафункціяшифрації/дешифрації й якспіввідносятьсяміж собоювідкриті ісекретніключі.

>Ці дваключімають бутизв'язаніміж собоюякоюсь ">однобічною"функцією, що дозволила б легкообчислитивідкритий ключ,використовуючисекретний, але й не дозволяла бзробитизворотну процедуру.Цей принцип бувзапропонований в 1976році, але й лише в 1978роціР.Райвесту,А.Шамиру іЛ.Эдльманувдалосязнайтитакуфункцію, що бувзастосована валгоритміRSA (>Rivest,Shamir,Adleman). АлгоритмRSAвважаєтьсядоситьзахищеним длябагатьохзастосувань Сучасноїкриптографії.Заразбільшістьбанківськихтранзакцій,системиелектронноїкупівлі,комерційні інекомерційнісистемикриптографічногозахистувикористовуютьпринципиRSA.

>Криптосистеми ізвідкритимключем,здавалося б,подолалиосновнийнедоліксиметричнихкриптосистем –необхідність вобмінісекретними ключами. Однакніхтоще недовівповнузахищеність алгоритмуRSA. У 1985році ДевідДойч описавши принцип квантовогокомп'ютера,який якщо матіробчислювальнупотужність, щонабагатопереважатиме усінинішні імайбутнікомп'ютернісистеми. У 1994роціПітер Шор описавши алгоритм, задопомогоюякоготакийкомп'ютерзможе легкозламати шифрRSA,хоча й незмігпродемонструвати його роботу,оскільки того моментквантовихкомп'ютерів неіснувало.

>Незважаючи тих, щосьогоднініхто незнає, яксконструюватиквантовийкомп'ютер,одночасноніхто неможе довести, що йогопобудованеможлива чи щовін уже непобудований уякійсьсекретнійлабораторії. Цеозначає, що немаєабсолютноївпевненості вдостатньомуступенізахищеності систем ізвідкритимключем.

Мизосередимося лише проблемрозподілу/передачісекретнихключів усиметричнихкриптосистемах, ізогляду тих, що смердотіможуть бутиуспішновирішені ужесьогодні.

>Розрізняють дватиписекретнихключів длясиметричних систем:довгострокові, щовикористовуютьсябагаторазово тапродовжтривалого години, йкороткочасні (>сеансові), щовикористовуються однією сеанс чи одного дня. Дляпередачі чирозподілу такихключівміжкористувачамиіснуєкількарішень:

-фізичнийрозподіл – передачадовгострокового ключа задопомогоюкур'єра;

-розподіл задопомогоюпротоколів зсекретнимключем – передачасеансовихключівкористувачам урежимі реального години задопомогою центрудовіри, щокористуєтьсяспеціальними протоколамиобмінуключів;

-розподіл задопомогоюпротоколів ізвідкритимключем – передачасеансовихключівкористувачам урежимі реального години задопомогою центрудовіри, щовикористовуєкриптосистеми ізвідкритимключем (>найпоширенішезастосуваннятехнікишифрування ізвідкритимключем);

-квантовийрозподілключів – передачаквантовихключів ізвикористаннямквантовихвластивостейчасток (>фотонів) увідповідності із процедурамиквантовоїкриптографії.

>Перші триспособипередачісекретнихключівєтрадиційними і добровідомими, томузупинимося наостанньомуспособі, щомаєнайбільшу перспективу.

Однак для цогопотрібно короткоописатиквантовікриптосистеми,щоброзумітиособливостіїхньої роботи іможливостірішенняпоставленого заподіяння.

>Першимпоштовхом урозвиткуквантовоїкриптографії бувідеявипуску ">квантових грошей",запропонованаС.Візнером (>Wiesner) у 1970році.Вона був, посуті,відкинута, але йпізнішез’явилася у 1983році.Ідеяполягала врозміщеннівсерединікупюридекількохфотонів,поляризованих у двохсполученихортогональних станахполяризації.Відповідно до принципуневизначеності Гейзенберга,існуютьсполученіквантовістани, котрі неможуть бутивимірюваніодночасно. Зквантовоїмеханіці добровідомо, щоіснуєнеізначенностьенергії та години:

. (1)

Узявши наувагу, щонаходимо:


. (2)

УостанньомуспіввідношенніDw інтервал частотмонохроматичниххвильскладаючих цуг,Dt годинувипромінювання квантусвітла,тобтоінтервал годинивідповідаючийдовжиніхвильового цугу.Підінтерваломкогерентностірозуміютьдовжинухвильового цугу,тобтовідстаньміж Х2 і Х1 рис. 1.

Малюнок 1 –Хвильовий цуг

>Фальшивомонетникові,щобпідробити купюру,потрібновимірюватистани всіхфотонів уній, апотімвідтворити їхні уфальшивійкупюрі. Однаквін неможе цогозробити (>відповідно до принципуневизначеності), із одного боці, й неможеодержатицюінформацію від банку, щозберігаєінформацію, Яказалежить від номерибанкноти,

>Основними принципамиквантовоїмеханіки,покладеними основоюквантовоїкриптографії,є:

•неможливістьрозрізнити абсолютнонадійно дванеортогональніквантовістани;

•заборона наклонування.Завдякиунітарності ілінійностіквантовоїмеханікинеможливостворититочнукопіюневідомого квантового стану безвпливу навихідний стан. Таким чином, факт ">прослуховування" квантового каналу ужепризводить допомилокпередачі,виявлення якідоступнелегальнимкористувачам.

•Наявністьпереплутаних йзаплутанихквантовихстанів.Двіквантово-механічнісистемиможутьперебувати устанівзаємноїкореляції,наприкладзавдякиявищудвофотонноїкореляції приінтерференції. Цепризводить доти, щовиміробраноївеличини водній із системвпливає на результатвиміруцієї жвеличини віншійсистемі.Такийефектможе бути поясненьвиникненнямпереплутанихквантовихстанів. Цеозначає, щовимірюване,проведене наодній з двох систем,можедати ізрівноїймовірністю |0> чи |1>, тоді як станіншоїсистеми якщопротилежним (>тобто |1> чи |0>) йнавпаки.Цістанивикористовуються воптичних тестах у зв'язку ізуточненнямотриманих ">чорновихваріантів"квантовихключів (>rawkey).

•Причинність йсуперпозиція.Причинність, щопервинно неєскладовоюнерелятивістськоїквантовоїмеханіки,може бути,проте,використана дляквантовоїкриптографії разом з принципомсуперпозиції:якщодвісистеми,стани якіутворюютьякусьсуперпозицію,розділені вчасі, який бувзв'язаніпричинністю, то ми не можнавизначитисуперпозиційний стан,проводячивимірювання накожній з системпослідовно.

2.Волоконнооптичнісистемипередавання ізполяризаційнимкодуванням

>Існуєдекількатипів системквантовоїпередачі ключа.Основні із них -цесистеми ізполяризаційнимкодуванням й ізфазовимкодуванням. перший тип системз'явивсяраніше, й мирозглянемо його впершучергу.

Схемаоднієї ізпершихлабораторнихквантовихкриптосистем ізполяризаційнимкодуванням за протоколомBB84 зчотирма країнамиполяризації (0°, 45°, 90°, 135°), как она бувреалізована авторами -Беннетом йБрассаром вже 1988-гороці, показано на рис. 2. Уній ізсвітловипромінюючогодіода (СВД)формуєтьсядіафрагмою вточковеджерело, що задопомогоюконденсорноїлінзиперетвориться вколлимований пучок,додатковоформованийапертурнимекраном йфільтром.Цей пучок горизонтальнополяризуєтьсялінійнимполяризатором. Кут (>площина)поляризаціїможепотім дискретнозмінюватися задопомогою двохактивнихполяризаційнихмодуляторів, типуосередкуПоккельса. Для шкірногосвітловогоімпульсумодулятори,активовані завипадковим законом,формують уфотоні (що переноситисяімпульсом)одне зчотирьохописанихвищестанівполяризації.

Уякостіквантовиого каналупередачівикористовуєтьсявільнийпростір (>довжина каналу - 30 див - обмежена,мабуть,розмірамиоптичноїлави).Приймаюча сторонавипадковим чиномдодатковообертає (чи ж ані)поляризаціюприйнятихімпульсів на 45°завдякище одномуосередкуПоккельса,даючиможливістьформуватибазиси "+" й ">". ЗвиходуосередкуПоккельсапроміньпотрапляє на призмуВолластона -двупроменепреломлюючу призму,використану дляподілуортогональнихлінійно-поляризованихсигналів, при цьому (>розглядаючиваріант,якій наведено на рис. 6.

Уякостіполяризаторівобробки вбазисі "+") горизонтальнополяризованийпроміньдешифрується правимо (>нижнім)приймачем-фотопомножувачем, а вертикальнополяризованийпроміньдешифруєтьсялівим (>верхнім)приймачем-фотопомножувачем.


Малюнок 2 – Схемаквантовоїкриптосистеми Беннета йБрассарда ізкоміркамиПоккельса

Уякостіполяризаторівобробки вбазисі "+") горизонтальнополяризованийпроміньдешифрується правимо (>нижнім)приймачем-фотопомножувачем, а вертикальнополяризованийпроміньдешифруєтьсялівим (>верхнім)приймачем-фотопомножувачем.

Малюнок 3 – Схемаквантовоїкриптосистеми ізполяризаційнимкодуванням

>Інший прикладквантовоїкриптосистеми ізполяризаційнимкодуванням наведена на рис. 3. Система,впершевинесена далеко за межілабораторії,складалася з двохблоків,зв'язанихоптоволоконним (ВВ), а чи неповітрянимпросторовим каналом.

Блок настороні абонента Аскладається зчотирьохлазернихдіодів (>LD), щовипромінюютькороткі (1 нс)світловіімпульси,фотони якіможуть бутиполяризовані вбазисі "+" (90° й 0°) й вбазисі ">" (-45°, 45°). Дляпередачі одногобітувключається один іздіодів.Імпульси відLDпослабляютьсяфільтром F длязменшеннякількостіфотонів, щодоводяться однієюімпульс, довеличини порядкуодиниці.Після цого смердотівводяться у волокно квантового каналу іпередаються наприйомний блок абонента Б.

>Основноювимогою, щонакладається наквантовий канал,єзбереженняполяризаціїфотонів повсьому шляхупроходження до блоку абонента Б,щобвінмавможливістьодержатиінформацію, щокодує абонент Унеспотвореномувигляді.Поляризаційнамодовадисперсія (>ПМД)можезмінитиполяризаціюфотонів,якщо внесено неюзатримка понад годиникогерентності, щонакладаєобмеження навикористовуванітипилазерів.

Настороні абонента Бімпульсипроходять через низкухвильових платівокщо(імітують контролерполяризації),використованих длявідновленнявихіднихполяризаційнихстанів шляхомкомпенсаціїзмін,внесених волокном.Потімпроміньсвітларозщеплюється задопомогоюрозщеплювачаBS йподається на дваполяризаційнихрозщіплювачі (>PBS), щоформують дватипи базису: ">" (1) й "+" (2).

>Прийнятіфотонианалізуються у двохPBS: унижньому - із базисом 2 ("+"), щовикористовуєпрямийпромінь,якийпройшов черезBS, задопомогою двохлічильниківфотонів (>APD); уверхньому - із базисом 1 (">"), щовикористовуєпромінь,відбитий відBSнагору, задопомогою двоханалогічнихлічильниківфотонів (>APD).Поляризаціявідбитихнагоруфотонівповертаєтьсяхвильовоюпластинкою (>l/2) на 45° (із -45° до 0° й із 45° до 90°),реалізуючи, таким чином,виміри вдіагональномубазисі.

>А.Мюллер йін.використалиподібнукриптосистему дляпроведенняекспериментів вобластіквантовоїкриптографії.Їмвдалосяпередатиквантовий ключ навідстань 1100метрів,використовуючифотони іздовжиноюхвилі 800 нм. Для збільшеннядовжинипередачі смердотівикористалифотони іздовжиноюхвилі 1300 нм йдосягли23-кілометровоїдистанціїпередачі ключа. якквантовий каналвикористовувавсястандартнийоптоволоконний кабель.

>Ціексперименти показали, щозміниполяризації,внесеніоптичним волокном,нестабільними.Причомуполяризаціяможерізкозмінюватися,хоча йможе матіркороткіперіодистабільності (порядкудекількоххвилин). Цеозначає, щоквантовакриптографічна системавимагаєствореннямеханізмустабілізації чиактивноїкомпенсації такихзмін.Такімеханізмистабілізації іспособиавтоматичного контролюполяризаціїіснують, але й смердотіємалоефективними йпоки невикористовуються.Відміченотакож, щовикористаннязамість стандартного ВВ волокназізбереженнямполяризації невирішує проблему,хоча йдозволяєзбільшуватидовжину ділянки ізконтрольованоюполяризацією.

3.Волоконно-оптичнісистемипередавання ізфазовимкодуванням

>Поняттяфазиоптичноговипромінювання (>завдякикорпускулярно-хвильовомудуалізму)справедливе задлясвітловогопроменя (>тобтохвилі вкласичнійоптиці), але й й дляодиночнихфотонів (>тобточасток, уквантовійоптиці),поведінка які (>розщеплення,додавання іінтерференція)інтерпретується,однак, якхвильова.


Малюнок 4 – Схемаквантовоїкриптосистеми іздвомаінтерферометрамиМаха-Цендера

Дляцихцілейможе бутивикористанийінтерферометрМаха-Цендера разом ізоднофотоннимджереломвипромінювання й детекторамифотонів. Блок настороні абонента тоді якщоміститиджерело,розгалуджувач йфазовий модуляторРМА, а блок настороні абонента якщозмінюватися із фазового модулятораРМУ,розгалуджувача ідетекторівAPD,імовірністьреєстрації фотона на одному ізвиходів які ("0" чи "1") якщомінятисязізміноюфази. На рис. 4 показано схемакриптосистеми ізвикористанням двохОВ-интерферометрівМаха-Цендера (Проте й У),з'єднанихОВ-кабелем.

як видно із малюнка,передавач Апосилаєпотікодиночнихфотонівдовжиноюхвилі 1550 нм увигляді сильноослабленихлазернихімпульсів (>формуючи такзвану ланкуслабкоїкогерентності).Кожен зцихфотонів проходити черезінтерферометрМаха-Цендера, щовипадковомодулюється задопомогоюРМА,встановлюючись однією зчотирьох фаз (>варіант, щовідповідаєвикористанню протоколуBB84), щодіє наінтерваліпроходженняімпульсу. Тім самиммодулюється "фаза"хвильового образу фотона,обрана наосновівикористованого базису ("+",">") йзначення ("0","1"),важливихпрісамоінтерференції навиходіінтерферометра.

>Приймач настороні Бміститьінший схожийінтерферометр,якийвипадковомоделюється задопомогоюРМУ длявстановленняоднієї з двох фаз,необхідної длявстановленняпотрібного базису. Фотон,пройшовшиінтерферометр Б,відновлює,інтерферуючи навихідномурозгалуджувачі,свій стан,потрапляючи однією іздетекторів ("0" чи "1")APD. Длясинхронізації роботидетекторів Апосилає (>використовуючиWDM-мультиплексор) у ті ж волокнопотужніімпульси іздовжиноюхвилі 1300 нм длясинхронізації істробуваннядіодівAPD.

На рис. 4 показаномеханізмпроходженняфотонів відджерел із ДодетекторівAPD у Б (безурахування фактувикористаннямодуляції). На рис. 4 апоказанінезбалансованіінтерферометриМаха-Цендера,плечі якірізні:нижні (>короткі)маютьдовжину P.SA й P.SB, аверхні (>довгі) -довжину LA й LB. Це означати, щоплечімаютьрізнучасовузатримку напоширенняхвильовогоімпульсу. Фотон,розглянутий якхвиля,розщеплюється на дваоднаковихпроменіпершимрозгалуджувачем (50/50) в абонента.Нижній проходити шлях P.SA, аверхній - LA довихідногорозгалуджувача, депроменіпоєднуються,створюючидипульс LAP.SУ, що,пройшовшиквантовийОВ-канал, досягативхідногорозгалуджувача (50/50)інтерферометра Б.Потімвінзновурозщеплюється на дваоднаковихпромені.Нижній проходити шлях P.SB, аверхній - LB довихідногорозгалуджувача Боба, де смердотіутворюють двадипульса:нижній LAP.SУ /P.SAP.SB йверхній - LALУ / P.SALУ.Об'єднання їхні показано на рис. 4 б.Вонопризводить (заумовиідентичності/налаштуванняобохінтерферометрів) доформуванняхвилі зтрьомапіками:більшимцентральним (P.SALB+ LAP.SУ) йдвомабічними (LALB й P.SAP.SB).

Дляопису діїмодуляції вданійсистемізгадаємозаконивідбиття/преломлення:

· фазапроменя,відбитого відграницірозділу двохсередовищ (ізпоказникомзаломлення n1 й n2),зрушується на/2,якщо n2 > n1 й незмінюється,якщо n2 < n1;

· фазапроменя,заломленого награницірозділу двохсередовищ (>якщопроміньіснує), незмінюється.

На рис. 5 показано, щоцентральнийпік уфотонномуімпульсіміститьінтервалкогерентності (рис. 5 а),всерединіякогоодночасноприсутніхвильовіобрази двохрізнихшляхів: P.SALB й LAP.SB,фази які, узагальномувипадку,зрушенівідносно одногодеяку величину.Ці двахвильовихобразивзаємодіють (>інтерферують) приоб'єднанні навиходіінтерферометра вточцірозгалуження в У (на рис.6в показанограницярозділусередовищ уційточці).

Малюнок 5 –Механізмвибору «0» та «1» задопомогоюAPD йінтерферометра набоці Б.

>Застосовуючизаконивідбиття/заломлення йприпускаючи, щонижчецієїграниціроздягнулосередовище понадщільне, одержимо, щовідбитіверхні ізаломленанижняхвилівиявляться упротивофазі ізнищують один одну (>ценазиваютьінодідеструктивноюінтерференцією), щофіксується задопомогоюAPD як "0" (>тобто фотон нефіксується), авідбитанижня іпреломленаверхняхвилівиявляться уфазі іпідсилюють один одну (>ценазиваютьінодіконструктивноюінтерференцією), щофіксуєтьсяAPD як "1" (>тобто фотон нефіксується).

>НастроюванняправильностіспрацьовуванняAPDздійснюються шляхомпідстроювання фазовогозсуву відімпульсу доімпульсу, що івиконує абонент А шляхом установкипотрібноївеличинизсувуфази длязсувуючоїсхеми свогоРМА для шкірногопереданогоімпульсу.

>Розглянемотаку схемукодування для протоколуBB84 зчотирма країнами. Абонент Акодує "0" й "1" на одне фотона вкожному з двохвипадковообранихнеортогональнихбазисів (>позначимо їхнього як 0 й 1). Так вонаможепредставитизначеннябіта "0"фазовимзсувом 0° (убазисі 0) чи/2 (убазисі 1), азначення "1" -фазовимзрушенням (убазисі 0) чиЗ/2 (убазисі 1). Отже, абонент Аможеформуватиодне зчотирьохфазовихзсувів (0,/2,,З/2) шляхомвиборучотирьохкодовихкомбінацій упросторістанів ">біт-базис": (00, 01, 10, 11). Це можназдійснити,подаючичотирирізнихнапруги (>умовно: 0, 1, 2, 3) наелектрооптичнийфазозсуваючийпристрій.

Абонент Бобирає базис,зсуваючи увипадковому порядку фазу на 0 чи/2, йпривласнюєAPD,приєднаному довиходу "0",значення 0, aAPD,приєднаному довиходу "1" -значення 1. Колірізниці фазрівні 0 чи,абоненти Проте й Бвикористаютьсуміснібазиси іодержуютьпевний результат. Уцихвипадках абонент Аможевизначити, уякий іздетекторів абонента Бпотрапить фотон й якузначення (0 чи 1)отримано. Абонент Бтакожможевстановити, якої фазуобирав абонент Припередачі шкірного фотона.Якщо жрізниця фаздорівнює/2 чиЗ/2, то Проте й Бвикористаютьнесуміснібазиси, й фотонвипадковим чиномвибирає один іздетекторів Б.Всіможливікомбінаціїзведені втаблицю.

>Основнітруднощіреалізаціїданоїсистеми втім, щонезбалансованістьінтерферометрівабонентів Проте й Бмає бутистабільною вмежахчастокдовжинхвиліфотонів под годинупередачі ключа длязбереженняпотрібнихфазовихспіввідношень. Цеозначає, щоінтерферометримають бути втермостабілізованих контейнерах, асистемінеобхідно забезпечитикомпенсацію дрейфуфази.Крім того,зміниполяризації в короткому ідовгому плечах укожномуінтерферометрімаютьзбігатися,тобтонеобхідновикористатиконтролериполяризації.

>Таблиця 1 –Стани для фазовогокодування/декодування протоколуВВ84

абонент А абонент Б
>Біт >Біт+базис >А +В >Біт
0 0 00 0 0 0
0 0 00 >/2 >3/2 ? (0/1)
0 >/2 01 0 >/2 ? (0/1)
0 >/2 01 >/2 0 0
1 > 10 0 > 1
1 > 10 >/2 >/2 ? (0/1)
1 >3/2 11 0 >3/2 ? (0/1)
1 >3/2 11 >/2 > 1

 

4.Проблеми таперспективиквантових системпередавання

>Аналізуючиописаневище, можназрозумітиосновніпроблемиквантовоїкриптографії йпередачі квантового ключа. Продеяких ми ужезгадували.Ціпроблеми можнарозділити на двакласи:методологічні ітехнологічні. Дометодологічних проблем можнавіднести проблемутаємності,підслуховування,можливостіперехоплення йдешифраціїповідомлень.

>Технологічніпроблеми йперспективи зростаннюдовжинипередачівизначаються, із одного боці, типомвикористовуваногокодування, а ізіншого боці -тимискладностямипроцедуриуточнення, котрі мивідзначаливище й котрінеминучевпливають наприпустимуточність йнадійністьформуванняпідсумкового секретного квантового ключа.

>Проблеми систем ізполяризаційнимкодуванням, яквідзначеновище,криються всередовищіпередачі.Якщо вонзберігаєполяризацію надовжині Lнезмінною, томожевикористовуватися для квантового каналупередачі. Такимсередовищемєвільнийпростір,однак приїївикористаннідовжинапередачі Lобмежуєтьсязвичайновідстанню 1 км (й менше придощі ітумані) черезвеликезагасання сигналу ватмосфері,хочавідомі йсистемирекордноїдовжини - 10 км - пригарнійпогоді.Використання ВВ яксередовищапередачітакожобмежено, але й незагасанням сигналу, авипадковоюзміною стануполяризації волокна, щомаємісценавіть успеціальних волокнах, щозберігають станполяризації,хочадосягнутірезультати (23 км) йвиглядаютьобнадійливим.

>Викладене говорити про ті, щополяризаційнекодуванняє неоптимальним припобудовікриптосистем зквантовимОВ-каналом,хоча воно таефективно длякриптосистем із каналом зв'язку увідкритомупросторі.


Схожі реферати:

Навігація