ВВЕДЕНИЕ 4
1 Основы теории квантовой криптографии 6
1.1 Протоколы квантового распределения ключа 7
1.1.1 Протокол квантового распределения ключа BB84 8
1.1.2 Структура системы с фазовым кодированием 14
2 Учебная модульная установка квантового распределения ключей на основеавтокомпенсационной двухпроходной схемы Plug&Play 17
2.1 Экспериментальная установка 17
2.2 Описание программного обеспечения 22
2.3 Настройка установки 23
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Научно-техническая революция в последнее время приняла грандиозные масштабы в области информатизации общества на базе современных средств вычислительной техники, связи, а также современных методов автоматизированной обработки информации. Информация в современном обществе - одна из самых ценных вещей в жизни, требующая защиты от несанкционированного проникновения лиц, не имеющих к ней доступа.
Квантовая криптография, также часто называемая методом генерации квантового ключа, является одним из актуальных направлений на сегодняшний день. Основная цель квантовой криптографии состоит в организации абсолютно секретной передачи данных между двумя пользователями, традиционно называемыми Алисой (передатчик) и Бобом (приемник). Секретность и невозможность незаметного перехвата посторонним лицом передаваемых данных основана на фундаментальных законах квантовой механики в противоположность используемым сейчас методам криптографии, которые основаны на математических закономерностях и, в принципе, поддаются расшифровке. В соответствии с математически доказанным утверждением Шеннона передача данных не поддается расшифровке, если сообщение зашифровано одноразовым случайным ключом (длина ключа равна длине сообщения) и этот ключ известен только индивидуальным пользователям. Основная проблема при реализации данного метода состоит в распространении секретного ключа между удаленными пользователями [1].
Такой случайный ключ позволяет сформировать квантовая криптография путем организации передачи одиночными фотонами. Каждый фотон кодируется определенным квантовым состоянием (например, по поляризации или фазе), и принимающая сторона может извлечь правильное значение зашифрованного бита, проводя измерение квантового состояния фотона в заданном базисе. Если в качестве носителей информации использовать одиночные квантовые объекты, то любая попытка перехвата неизбежно приведет к необратимому изменению квантовых состояний этих объектов, по которому факт вторжения может быть выявлен [2]. Конечной целью работ по квантовой криптографии является создание глобальной инфраструктуры распределения ключей, использующей как волоконные линии связи, так и открытое пространство, включая оптические соединения между низкоорбитальными спутниками. Работы по созданию такой инфраструктуры уже давно ведутся во всех технологически развитых странах как в лабораторных условиях, так и на реальных волоконных линиях связи, а также через открытое пространство.
Целью работы является решение задачи уменьшения ошибки формирования ключа в системах защиты информации методом квантовой криптографии с использованием системы фазового кодирования.
В связи с поставленной целью задачами являются:
1. Изучение основных принципов передачи информации по квантово-оптическим каналам с помощью квантового шифрования
2. Изучение элементной базы установки квантового распределения ключа
3. Настройка генерации ключа в установке с фазовым кодированием
4. Определение зависимости распределения квантового ключа и велечины ошибки от напряжения на фазовом модуляторе и количества импульсов в трейне.
В данной работе содержится необходимая теория для ознакомления с основами квантовой криптографии и методом квантового распределения ключа, в целом же особое внимание уделено практической части - работе на Учебно-исследовательской установке РКЦ.
