Para onde está indo o QKD moderno?

Para onde estão indo as modernas tecnologias de distribuição quântica de chaves? O artigo discute um dos novos protocolos para distribuição de chaves quânticas, com base em agrupamentos aleatórios e medições dos estados de Bell. Usando seu exemplo, propõe-se pensar sobre o futuro da criptografia quântica.





Se as palavras qubit e Bell afirma o horroriza, recomendo olhar sob o spoiler e ler um breve histórico teórico. Se você estiver familiarizado com os termos da informática quântica, poderá ir diretamente ao protocolo (embora não seja supérfluo atualizar seu conhecimento).





Introdução teórica

O que é um qubit?

Considere algum sistema quântico de dois níveis, exemplos dos quais podem ser um férmion com spin s = 0,5 ou o estado de polarização de um campo eletromagnético (fóton). Formalmente, tal sistema é descrito pelo espaço de Hilbert de dois estados quânticos . De acordo com o princípio de superposição, o estado normalizado mais geral neste espaço de Hilbert pode ser representado como:





onde aeb são números complexos.
onde aeb são números complexos.

(.: qubit, quantum bit). , , . , , 0 1.





. a b 4 . , , . . 2 . , :





onde θ e φ são parâmetros reais.
θ φ — .

, .





, . — , , . , — . , , φ+, :





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. (.: Quantum Key Distribution, QKD) — , . , , , , , .





. QKD 1984 . BB84 . QKD, E91, --.





QKD (.: Bell States Measurement, BSM). 2008, . QKD, , . , . .





, , , . . Protocol*.





, . () , , (). . , , , .





, 1 4. , 1 2, 3 4 . 1 3, 2 4 . φ- φ+, :





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  • 1. . , , . P . ( , ). , .





  • 2. . .





  • 3. . . .





  • 4. . P. , True 5 1 . , False, 1 .





  • 5. . c 1 4 , R ( ). RA RB . RA CA, . CB RB.





  • 6. . CB DB DB . DA DB. , 7; , 1 .





  • 7. . R'A R'B, . , R'A = R'B, R'ARA CA, R'B.





, . , QKD .





QKD . . , (BB84, E91).





QKD () . , — . pd = 1 - 10-9, :





, , .





QKD . - 2007 140 BB84. , - . , 2017 .





: ID Quantique, MagiQ Technologies Inc. . 2004 . 2013 QKD, ID Quantique, . 2019 .





.





QKD

, , . QKD.





  • QKD , . , , .





  • , . , QKD .





  • 2008 , " , ". QKD , .





Não haverá conclusões inequívocas aqui, sugiro deixar a final aberta. No momento, na ciência e na indústria, dois grupos principais se formaram: a favor e contra os "quanta". A qual grupo você pertence? Você acha que há um futuro para a criptografia quântica e QKD em particular?





PS Eu ficaria feliz em ter uma discussão aberta, comentários e sugestões.








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