Імітаційна Модель Пінг-Понг Протоколу З Парами Переплутаних Кутритів У Квантовому Каналі З Шумом

Abstract

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...

Features of cryptographic protection of state information resources

“…Розподіл ключів шифрування між законними користувачами в умовах суворої секретності є однією з найважливіших проблем криптографії, яка особливо гостро постає в епоху глобальної інформатизації. Першим вітчизняним дисертаційним дослідженням у галузі квантової криптографії є робота, що базується на статтях [26][27][28][29][30]. У даній праці виконано дослідження, що спрямовані на підвищення рівня захищеності електронних інформаційних ресурсів інформаційно-комунікаційних систем за рахунок удосконалення їх систем захисту квантовими складовими.…”

“…Протокол Екерта (він же Е91) [39], відноситься до КРК з використанням переплутаних станів (кореляції), властивості яких детально описані в роботах [19,[26][27][28] Протокол SARG04 [8] має невеликі відмінності від оригінального протоколу ВВ84, які не стосуються його "квантової" частини (тобто тут він співпадає с протоколом ВВ84), а стосуються тільки "класичної" процедури просіювання ключа, яка виконується в цих протоколах після квантової передачі. Таке удосконалення дозволяє підвищити стійкість протоколу до атаки розділення кількості фотонів (photon number splitting attack).…”