РЕФЕРАТ 3
ВВЕДЕНИЕ 4
1. Основы теории квантовой криптографии 6
1.1. Протоколы квантового распределения ключа 7
1.1.1. Протокол квантового распределения ключа BB84 7
1.2. Системы квантового распределения ключа 12
1.2.1. Структура системы с фазовым кодированием 12
2. Экспериментальные исследования 15
2.1. Экспериментальная установка 15
2.1.1. Двухпроходная автокомпенсационная схема Plug&Play 15
2.1.2. Описание аппаратной части 20
2.1.3. Описание программного обеспечения 21
2.2. Ослабление лазерных импульсов 23
2.3. Определение параметра аттенюатора по ослаблению световых импульсов
для достижения однофотонного режима 27
2.4. Исследование зависимости длины генерации квантового ключа от
ослабления лазерных импульсов аттенюатором 29
Заключение 32
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 33
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 определение оптических параметров установки для достижения однофотонного режима.
В связи с поставленной целью задачами являются:
1. Обзор теоретических основ квантовой криптографии
2. Возможности технической реализации методом квантового распределения ключа
3. Проведение эксперимента
4. Оформление работы.
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.
Интерес к квантовой криптографии со стороны коммерческих и военных организаций растет, так как эта технология гарантирует абсолютную защиту. Создатели технологий квантовой криптографии вплотную приблизились к тому, чтобы масштабно выпустить их из лабораторий на рынок. Основная проблема реализации метода состоит в распространении секретного ключа между пространственно удаленными пользователями [20].
В ходе выполнения данной работы можно сделать следующие выводы:
1. Перспективность квантовой криптографии основана на фундаментальных законах квантовой механики в противоположность используемым сейчас методам криптографии.
2. Существуют экспериментальные установки квантового распределения ключа на поляризационном кодирование и на фазовом кодирование, от чего зависит какие будут компоненты в экспериментальной установке.
3. Определены параметры ослабления, при котором достигается однофотонный режим: а( 0.1 ) = 11,81 дБ , а( 0.5 ) = 8,3 дБ.
4. При исследовании зависимость длины квантового ключа от ослабления аттенюатором, можно сделать вывод, что мы не можем сделать длину ключ сильно большой, так как выходим за пределы однофотонного режима.
