В 1970г. Стефаном Вейснером была высказана идея использования квантовых объектов для защиты информации от подделки и несанкционированного доступа. Замысел получил название «Квантовая криптография».
Спустя 10 лет группа ученых предложила использовать квантовые объекты для передачи секретного ключа. В 1984 г. ими была опубликована статья, в которой описывался протокол квантового распространения ключа ВВ84.
Для начала стоит рассказать об особенностях квантовых объектов.
Состояние квантового объекта может быть определено измерением. Однако, сразу после выполнения этого измерения, квантовый объект неизбежно переходит в другое состояние, причем предсказать это состояние невозможно. Следовательно, если в качестве носителей информации использовать квантовые частицы, то попытка перехватить сообщение приведет к изменению состояния частиц, что позволит обнаружить нарушение секретности передачи. Кроме того, невозможно получить полную информацию о квантовом объекте, и, следовательно, невозможно его скопировать.
Таким образом, можно перечислить основные свойства квантовых систем:
(В описании свойств я сознательно опустил некоторые математические и физические подробности процесса измерения состояния квантовых частиц в силу их сложности для неподготовленного читателя. Более подробное описание желающий может найти в статьях и книгах, перечисленных в списке литературы)
- Невозможно произвести измерение квантовой системы, не нарушив ее.
Этот пункт основывается на теореме о запрете клонирования неизвестного квантового состояния. Благодаря унитарности и линейности квантовой механики, невозможно создать точную копию неизвестного квантового состояния без воздействия на исходное состояние. Пусть, например, отправитель (назовем его Алиса) и получатель (далее Боб) используют для передачи информации двухуровневые квантовые системы, кодируя состояния этих систем. Если злоумышленник (Ева) перехватывает носитель информации, посланный Алисой, измеряет его состояние и пересылает далее Бобу, то состояние этого носителя будет иным, чем до измерения. Таким образом, подслушивание квантового канала приводит к ошибкам передачи, которые могут быть обнаружены легальными пользователями.
- Невозможно определить одновременно позицию и момент частицы со сколь угодно
высокой точностью. Это свойство основывается на принципе неопределенности Гейзенберга. Согласно принципу неопределённостей, квантовая частица не может быть описана как классическая частица, то есть, к примеру, у нее не могут быть одновременно точно измерено положение и скорость (импульс)
- Невозможно одновременно измерить поляризацию фотона в вертикально-
горизонтальном и в диагональном базисах, так как злоумышленник сразу изменит состояние фотона
- Невозможно дублировать неизмеренное квантовое состояние
Возвратившись к предыдущему разделу, замечу, что если использовать квантовую криптографию в совокупности с шифром Вернама, то мы получим практически неразрушимую систему шифрования. И в данное время этот тандем успешно применяется.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему