Key-Exchange
BB84 如何對抗可以糾纏量子比特的攻擊者?
考慮以下對 BB84 量子密鑰交換協議的攻擊(據我所知,它應該與 E91 類似):
在 Alice 發送用隨機選擇的鹼基以量子比特編碼的關鍵比特後,Eve 攔截它們而不進行測量。
她使用她的量子電腦,將其準備為 |0⟩ 狀態,並且對於每個比特,以她自己的量子比特作為目標,Alice 的比特作為控制,執行一個 CNOT,從而將它們糾纏在一起。
然後,她將愛麗絲的比特發送給鮑勃,鮑勃對其進行測量。這會將它們投影到 Bob 選擇的基的本徵態中。它還將 Eve 的量子比特投射到相同的狀態。
在 Bob 和 Alice 公開宣布他們的鹼基後,Eve 在 Bob 選擇的相同鹼基中測量她的量子位,得到相同的結果。
這樣,她就不會知道 Alice 發送了哪些比特,但她會知道 Bob 收到了哪些比特,這就足夠了。當 Alice 和 Bob 比較他們的部分密鑰時,她也不會被檢測到,因為她只有在 Bob 做出他的之後才進行測量。
這種攻擊(理論上)有效嗎?如果不是,有什麼問題?如果是這樣,為什麼認為 BB84(理論上)是安全的?
在考慮了盧卡斯的評論之後,我似乎還沒有考慮到這一點。事實上,如果 Alice 選擇對角基,Eve 只會將 Bob 的量子比特與她的量子比特糾纏在一起。然而,當 Bob 還測量對角基時,快速計算顯示他隨機測量 0 或 1,每個機率為 1/2。因此,即使 Eve 知道 Bob 測量了哪些比特,她也會引入 25% 的錯誤機會,就好像她已經測量過它們一樣,並且她會被檢測到。