Vật lý nghiên cứu chuyên sâu

Mật mã lượng tử

Phân phối khóa lượng tử dùng các phép đo để phát hiện nghe lén; BB84 minh họa nguyên lý này.

Phân phối khóa lượng tử dùng các phép đo để phát hiện nghe lén; BB84 minh họa nguyên lý này.

Mô hình và diễn giải

BB84: Alice choisit au hasard la base Z ou X pour chaque bit. Bob mesure aussi dans une base aléatoire. Après comparaison publique des bases (pas des bits), ils gardent les événements concordants et estiment le taux d’erreur afin de déceler une écoute.

Trắc nghiệm nhanh

BB84 khai thác hai cơ sở đo không tương thích, chẳng hạn cơ sở chuẩn và cơ sở chéo. Alice gửi các trạng thái bit lượng tử ngẫu nhiên; Bob đo theo cơ sở cũng chọn ngẫu nhiên. Sau đó họ công khai cơ sở chứ không công khai giá trị bit, rồi so sánh một tập con để ước lượng tỉ lệ lỗi. Định lý không-cloning và tính xáo trộn khi đo sai cơ sở khiến nghe lén làm tăng lỗi; khóa chỉ được dùng sau khuếch đại riêng tư và kiểm tra xác thực.

An toàn không có nghĩa là không cần giả thiết: người dùng phải xác thực thông điệp cổ điển, kiểm tra tỉ lệ lỗi và loại bỏ khóa nếu vượt ngưỡng bảo mật. Kết quả bảo mật thường được phát biểu dưới dạng giới hạn xác suất đoán khóa của đối thủ, có tính đến nhiễu và thông tin rò rỉ. Mật mã lượng tử giải quyết phân phối khóa chứ không tự mã hóa dữ liệu; ứng dụng cần kết hợp thuật toán mã hóa đối xứng thông thường.

Phân phối khóa lượng tử cần một bước cổ điển để sàng lọc cơ sở và đối chiếu mẫu kiểm tra. Tỷ lệ lỗi cho phép giới hạn thông tin của kẻ nghe lén, nhưng lỗi do thiết bị cũng phải được mô hình hóa. Các giao thức thực tế vì thế cần xác thực, giới hạn rò rỉ và chứng minh bảo mật tương ứng với thiết bị hoặc giả thiết tin cậy đã chọn. Kênh cổ điển cần được xác thực để ngăn chặn nghe lén chủ động hoặc thay thế thông điệp.