Квантовая криптография

Добро пожаловать в криптографию, связанную больше с физикой, нежели с математикой! От математики осталось только кодирование и декодирование передаваемых данных с использованием одноразового ключа... что есть самый надежный и быстрый способ криптопреобразований при условии, что одноразовые ключи не попадут в руки злоумышленников... Защиту ключа обеспечивают фундаментальный принцип квантовой физики - принцип неопределенность Гейзенберга.

Криптоключи передаются методом, так называемой, "квантовой телепортации". Чтобы передать квантовое состояние используется схема с тремя фотонами А, Ви C. Отправителю необходимо передать состояние фотона Aполучателю. Генерируется пара квантово-сцепленныхфотонов Си B (их квантовые состояния связаны, но не известны). У отправителя остается фотон С - фотон Bпо волоконно-оптической линии связи отправляется получателю. Отправитель производит измерение системы AC, тем самым снимая неопределенность и разрушая начальное состояние фотона A. Результат измерений направляется к получателю, который на его основании определяет, какое преобразование нужно применить к частице B, чтобы восстановить исходное квантовое состояние A.

Любая попытка измерить состояние передаваемого фотона также приведет к снятию неопределенности и повлияет на фотон C, а значит будет обнаружена.

Для передачи фотонов используются оптические линии связи. Любая попытка усилить сигнал повлияет на квантовое состояние передаваемого фотона, а значит, передача должна осуществляться без различного рода ретрансляторов... Соответственно на больших расстояниях могут происходить потери, и, чем больше это расстояние, тем выше вероятность, что наш передаваемый фотон не доберется до получателя. Решением этой проблемы может стать использование "темного оптоволокна" . 

Уже сегодня существуют системы распределения квантовых ключей (quantum key distribution system), позволяющие осуществлять обмен ключами для шифрования. Стоимость такой игрушки варьируется от 5 до 20 тысяч долларов США. С учетом ограниченной длины канала передачи (для обычного оптоволокна стабильная передача осуществятся на расстоянии до 30 км) цифра довольно серьезная.