id: Гость   вход   регистрация
текущее время 02:44 05/12/2021
Владелец: unknown редакция от 12/03/2012 17:18 (автор: unknown) Печать
Категории: криптография, квантовая криптография
создать
просмотр
редакции
ссылки

Это старая редакция страницы Библиотека / Статьи / Quantum Cryptography / Technology за 12/03/2012 17:18.


Технология


По существу две технологии делают возможной квантовую криптографию: источники и детекторы одиночных фотонов. Дополнительно необходим канал передачи однофотонных состояний, так называемый квантовый канал. Остальная часть системы реализуется посредством достаточно стандартного телекоммуникационного и электронного оборудования.

Однофотонные источники


Однофотонные источники труднореализуемы. Поэтому сегодня большинство систем полагаются на слабые лазерные импульсы. Обыкновенные лазерные импульсы, например от полупроводниковых лазеров, настраиваются так, чтобы в среднем получалось менее одного фотона за импульс. Проблема в таком подходе состоит в том, что существует значительная вероятность того, что за импульс будет высвечено два или более фотона, если только среднее число фотонов не сделать значительно меньшим единицы. Количество фотонов в импульсе подчиняется статистике Пуассона, которая например означает, что если среднее число фотонов в импульсе равно 0.1, то вероятность не найти ни одного фотона составит 0.9048, веростяность обнаружить один фотон составит 0.0905, а вероятность нахождения двух или более фотонов будет 0.0047. Если Алиса будет излучать импульсы, содержащие более одного фотона, то ЕВа сможет перехватить и сохранить один из фотонов импульса до того как будет объявлен базис. Затем она может выполнить совершенное измерение в этом базисе и изучить битовое значение кубита, отсылавшегося Бобу. Из-за этого, наличие многофотонных импульсов снижает пропускную способность при создании секретного ключа. Количество многофотонных импульсов по сравнению с однофотонными может быть снижено путём снижения среднего количества фотонов, однако когда среднее количество фотонов мало, это означает, что большинство битслотов остаются пустыми, что также приводит к снижению битрейта. В принципе, последнее может быть компенсировано увеличением уровня импульсов. Однако, остаётся другой недостаток, такой как тёмные щелчки (ошибочно детектируемые события), которые являются значительными в однофотонных детекторах. В результате по мере роста соотношения сигнал-шум, возрастает и битрейт квантовых ошибок, в то время как снижается среднее число фотонов.


Идеальный источник фотонов — это устройство, которое испускает по требованию одиночный фотон18. Несмотря на сообщения о прогрессе, практические устройства так до сих пор и недоступны [17].


Несмотря на это, практические операции на десятки километров были осуществлены с использованием слабых источников единичных фотонов. Также существуют продвинутые протоколы19, которые позволяют безопасную эксплуатацию на расстояние свыше 100 км с источником слабых лазерных импульсов.


Однофотонные детекторы

Квантовый канал

Генератор случайных чисел


18 Такой источник часто называется фотонной пушкой.
19 Например протокол с ловушками состояний
20 Для обширного обзора техник детектирования фотонов см.
21 Фотодиод имеет обратное смещение ниже порога пробивного напряжения


Назад | Оглавление | Дальше