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量子密鑰分配模擬

  • February 16, 2021

我正在尋找量子密鑰分發協議的模擬。這裡有人可以推薦嗎?

到目前為止,有幾種量子密鑰分發 (QKD) 協議。你在尋找一個特定的嗎?

最著名的 QKD 協議以其發明者 Bennett 和 Brassard 以及他們展示工作的年份命名為 BB84。在 Internet 上搜尋,我發現這個連結http://fredhenle.net/bb84/demo.php帶有一個看起來相當不錯和介紹性的模擬。

因此,編寫(至少)一個理想版本的 BB84 協議並不困難。理想情況下,我的意思是 Alice 的源,Bob 的接收器是完美的,並且通道不僅沒有 Eve,而且不會吸收或扭曲資訊載體(如果你沒有任何量子物理學背景,你也可以閱讀部分本文的 2 http://arxiv.org/abs/1206.7019用於向非科學家解釋 BB84 的操作)。

否則,您可以通過以下步驟自行模擬 BB84:

  1. 分別為 Alice 和 Bob 生成兩個長度為 2N 和 N 的隨機位序列。在協議結束時,Alice 和 Bob 將共享一個長度為 n的對稱密鑰 $ \approx $ N/2 從這些位序列中提取。可以假設接下來的 3 個步驟在從 1 到 N 的循環中執行。
  2. Alice 一次使用 2 位來生成由 Q 表示的四種量子態之一,並隨機具有值 H、V、D、A(使用映射 H=00、V=01、D=10、A=11 表示BB84 協議)。
  3. Alice 準備的狀態按原樣到達 Bob ,即沒有損失或雜訊。
  4. Bob 使用他的比特隨機選擇基 B,即 B=0=HV 基或 B=1=DA 等機率基。現在是您需要理解的唯一邏輯。在給定的例子中,假設 Bob 選擇的基與 Alice 選擇的狀態共享一個非空字元串,例如 Q=D 和 B=DA(這在技術上意味著它們使用相同的基)。在這種情況下,Bob 的結果或他通過測量量子態而獲得的位是確定性的,並且等於 Alice 的第二位(在這種情況下為 1)。另一方面,如果基礎不匹配,例如 Q=V 和 B=DA 再次,Bob 的結果可能是 0 或 1。
  5. 在 Bob 完成所有 N 個狀態的測量後,他公開透露了他的基選擇**,但沒有**透露他獲得的結果。Alice 應用與上一步相同的邏輯——她檢查所有 N 個實例以找到她的基礎與 Bob 匹配的那些。然後她通知 Bob在這種情況下保留這些結果,同時從她的位序列中選擇相應的位。這是密鑰。

實際上,最近我發現了一個完整的 QKD 模擬工具包,該工具包已經可用,可通過此連結線上訪問,QKD 模擬器

它是一個基於參數的模擬器,因此可以設置和模擬不同的場景(量子比特數、夏娃的影響等)。

引用自:https://crypto.stackexchange.com/questions/16398