ІМІТАЦІЙНА МОДЕЛЬ ПІНГ-ПОНГ ПРОТОКОЛУ З ПАРАМИ ПЕРЕПЛУТАНИХ КУТРИТІВ У КВАНТОВОМУ КАНАЛІ З ШУМОМВступ. Квантова криптографія є одним з найважливіших і найбільш розвинених додатків квантової теорії інформації, що пропонує нові підходи до вирішення важливої проблеми передачі секретних повідомлень [1]. Один із напрямків квантової криптографії -це квантові протоколи прямого безпечного зв'язку, у яких взагалі не використовується шифрування, а таємність передачі гарантується законами квантової фізики [2][3][4]. Відкритий текст секретного повідомлення кодується за допомогою квантових станів груп квантових систем (дво-або багаторівневих), в якості котрих використовують фотони, а потім ці фотони передаються квантовим каналом зв'язку. При цьому закони квантової фізики гарантують виявлення підслуховування в каналі. Виявивши агента, що підслуховує (Єву), легітимні користувачі (Аліса й Боб) переривають сеанс зв'язку. На даний час запропоновані різні види квантових протоколів безпечного зв'язку. Одним з таких протоколів є так званий пінг-понг протокол [2], який не потребує для своєї практичної реалізації великої квантової пам'яті і може виконуватися з використанням існуючого технічного обладнання [5]. У початковому варіанті пінг-понг протоколу використовуються два стани Бела переплутаної пари кубітів, що дозволяє передати один біт класичної інформації за один цикл протоколу [2]. Використання всіх чотирьох белівських станів пари кубітів, тобто квантового надщільного кодування, дозволяє передати два біти за цикл [3]. Подальше збільшення інформаційної місткості можливе при використанні замість переплутаних пар кубітів їх трійок, четвірок і т.д. Так, у роботі [4] був розроблений пінг-понг протокол з переплутаними станами Грінбергера-Хорна-Цайлінгера (ГХЦ) трійок та четвірок кубітів. Інформаційна місткість протоколу з такими станами дорівнює n бітів на цикл, де nкількість кубітів у використовуваних ГХЦ-станах. Інший шлях підвищення інформаційної місткості пінг-понг протоколу -це використання переплутаних станів багаторівневих квантових систем. Так, відповідний протокол з використанням станів Бела пари трирівневих систем (кутритів) та квантового надщільного кодування для кутритів був розроблений у роботах [6, 7]. Інформаційна місткість цього протоколу дорівнює 17 . 3 9 log 2 » біт на цикл замість двох бітів на цикл для протоколу з белівськими станами кубітів.Різні атаки, як на оригінальний пінг-понг протокол, так і на його вдосконалені варіанти, були розглянуті в ряді робіт [8][9][10][11][12][13]. Зокрема була проаналізована атака з використанням допоміжних квантових систем (загальна некогерентна атака) на різні варіанти пінг-понг протоколу, в тому числі на протокол з парами кутритів [8]. За такої атаки Єва може одержати деяку кількість інформації, перш ніж її атака буде виявлена [8,[11][12][13]. У роботі [13] запропоновано неквантовий спосіб підсилення безпеки пінг-понг протоколу, який полягає в оборотному гешуванні бітових блоків повідомлення множенням їх на випадкові оборотні матриці. Ці гешовані блоки передаються квантовим канал...