Протокол BB84. Проблемы практических реализаций квантовых криптосистем

Этапы формирования ключей:

1) Алиса случайным образом выбирает один из базисов. Затем внутри базиса случайно выбирает одно из состояний, соответствующее 0 или 1 и посылает фотоны (рисунок 3):

Рисунок 1 - Фотоны с различной поляризацией

2) Боб случайно и независимо от Алисы выбирает для каждого поступающего фотона: прямолинейный (+) или диагональный () базис (рисунок 4):

Рисунок 2 - Выбранный тип измерений

Затем Боб сохраняет результаты измерений (рисунок 5):

Рисунок 3 - Результаты измерений

3) Боб по открытому общедоступному каналу связи сообщает, какой тип измерений был использован для каждого фотона, то есть какой был выбран базис, но результаты измерений остаются в секрете;

4) Алиса сообщает Бобу по открытому общедоступному каналу связи, какие измерения были выбраны в соответствии с исходным базисом Алисы (рисунок 6):

Рисунок 4 - Случаи правильных замеров

5) далее пользователи оставляют только те случаи, в которых выбранные базисы совпали. Эти случаи переводят в биты (0 и 1), и получают, таким образом, ключ (рисунок 7):

Рисунок 5 - Получение ключевой последовательности по результатам правильных замеров

Число случаев, в которых выбранные базисы совпали, будет составлять в среднем половину длины исходной последовательности.

Рисунок 6 – Действие протокола BB84

Проблема практической реализации квантовых криптосистем состоит в том, что для нее необходимо оптоволокно, а также тот факт, что основные протоколы дают нам 50% правильно зарегистрированных фотонов.