最先端の物理学

量子暗号

量子鍵配送は測定による状態の乱れを利用して盗聴を検出します。BB84がその原理を示します。

量子鍵配送は測定による状態の乱れを利用して盗聴を検出します。BB84がその原理を示します。

モデルと解釈

BB84ではアリスが各ビットをZ基底またはX基底でランダムに符号化し、ボブもランダムな基底で測定します。値ではなく基底を照合し、一致した事象を残して誤り率から盗聴を調べます。

クイックチェック

BB84は直交基底と対角基底など、互換でない二つの測定基底を用います。Aliceはランダムな量子ビット状態を送り、Bobもランダムに選んだ基底で測定します。後でビット値ではなく基底を公開し、一部を比較して誤り率を推定します。複製不可能性と誤った基底での測定擾乱により盗聴は誤りを増やします。鍵の使用前にプライバシー増幅と認証を行います。

安全性に仮定が不要という意味ではありません。利用者は古典通信路を認証し、誤り率を推定し、安全閾値を超えた場合は鍵を破棄する必要があります。安全性証明は雑音や情報漏えいを考慮し、攻撃者が鍵を推測する確率を制限します。量子暗号は鍵を配布するもので、データ自体の暗号化は通常の共通鍵暗号と組み合わせます。

量子鍵配送では、基底をふるい分け検査標本を比較する古典的手順が必要です。誤り率から盗聴者の情報を制限できますが、装置由来の誤りもモデル化しなければなりません。実用プロトコルには認証、漏えい量の上限、装置仮定に対応する安全性証明が必要です。 能動的盗聴やメッセージの置換を防ぐには、古典通信路の認証が不可欠です。