Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Бауместер Д. -> "Физика квантовой информации" -> 15

Физика квантовой информации - Бауместер Д.

Бауместер Д., Экерт А., Цайлингер А. Физика квантовой информации — М.: Постмаркет, 2002. — 376 c.
ISBN 5-94057-017-8
Скачать (прямая ссылка): fizikakvantovoyinformacii2002.pdf
Предыдущая << 1 .. 9 10 11 12 13 14 < 15 > 16 17 18 19 20 21 .. 151 >> Следующая

W'TjflW-IW) • <2«>
где кет-векторы одиночных частиц |t) и |>1) обозначают спин вверх и спин вниз по отношению к некоторому выбранному направлению. Это состояние сферически симметрично, и выбор направления не имеет значения. Две частицы, которые мы обозначим А и В, испускаются одним источником и разлетаются в разные стороны. После того, как они разлетятся достаточно далеко, так что они уже не будут друг с другом взаимодействовать, мы можем достоверно предсказать значение х-компоненты спина частицы А путем измерения х-компоненты
Квантовое распределение ключа 45
спина частицы В. Действительно, суммарный спин двух частиц равен нулю, и компоненты спина двух частиц должны обладать противоположными значениями. Измерение, выполненное на частице В не возмущает частицу А (ввиду локальности), следовательно, х-компонен-та спина есть элемент реальности согласно критерию ЭПР. Точно так же, благодаря сферической симметрии, у, z и любые другие компоненты спина также являются элементами реальности. Однако, поскольку не существует квантового состояния частицы со спином 1/2, в котором все компоненты спина имели бы определенные значения, то квантовое описание реальности неполно.
Программа ЭПР требовала другого описания квантовой реальности, однако, вплоть до установления теоремы Джона Белла (1964) не было ясно, возможно ли такое описание, и, если да, то приведет ли оно к другим предсказаниям результатов экспериментов. Белл показал, что предположения ЭПР о локальности, реальности и полноте несовместимы с некоторыми предсказаниями квантовой механики, касающимися перепутанных частиц [23]. Противоречие выявляется путем вывода из программы ЭПР экспериментально проверяемого неравенства, которое нарушается в некоторых предсказаниях квантовой механики. В разделе 1.7 приведен краткий вывод этого неравенства. Расширение оригинальной теоремы Белла Джоном Клаузером и Майклом Хорном (1974) сделало возможными экспериментальные тесты программы ЭПР [39], и некоторые из них были выполнены. Эксперименты подтвердили предсказания квантовой механики.
Какое это все имеет отношение к защите данных? Как ни удивительно, большое! Оказывается, что тот самый трюк, который был использован Беллом для проверки оснований квантовой теории, может защитить передачу данных от подслушивания! Возможно, это будет звучать не так удивительно, если еще раз вспомнить определение элемента реальности согласно ЭПР: «если, никак не возмущая систему, мы можем с определенностью предсказать значение физической величины, то существует элемент физической реальности, соответствующий этой физической величине». Если эта конкретная физическая реальность используется для кодирования двоичных значений криптографического ключа, то все, чего хочет подслушивающий агент - это элемент физической реальности, соответствующий кодирующей переменной. Таким образом, квантовая криптография на основе перепутывания практически использует квантовое перепутывание и теорему Белла, показывая, что граница между возвышенным и приземленным исследованием весьма размыта. Протокол описан ниже в деталях.
46 Квантовая криптография
2.2.4 Как насчет зашумленных квантовых каналов?
Безотносительно к типу квантовой связи, вывод таков: совершенный квантовый канал (т.е. квантовый канал без шума) защищен. Любое возмущение в канале есть знак того, что кто-то пытался туда проникнуть. Таким образом, зашумленные сеансы связи надо отбрасывать. К сожалению, квантовые каналы связи очень хрупки, и на практике невозможно избежать некоторого количества вполне невинного шума из-за взаимодействия с окружением. Поэтому, вместо того, чтобы отбрасывать любую зашумленную передачу, «законные» пользователи должны найти процедуру для извлечения секретного ключа, даже в присутствии некоторого количества шума. Для начала, Алиса и Боб должны оценить, сколько информации могло утечь к подслушивающей Еве, как функцию параметров, которые они могут измерить. Это количество информации может быть приемлемым, допустимым, или недопустимым. Под допустимым мы имеем ввиду, что с помощью некоторых последовательных процедур, таких, как усиление секретности или квантовое усиление секретности (см. раздел 8.4), его можно уменьшить до любого желаемого приемлемого уровня, за счет более короткого ключа. Существует, однако, порог, и если слишком много информации утекло к Еве, то никакое последующее усиление секретности невозможно, и сеанс связи следует отбросить. Необходимость в более точном критерии была впервые выдвинута Хаттне-ром и Экертом [40]; с тех пор квантовое подслушивание развилось в самостоятельную научную область.
Если квантовая передача по зашумленным каналам основана на распределении перепутанных частиц, то усиление квантовой секретности определяет критерии защиты, с учетом самой общей атаки, которую может провестои подслушивающий агент. Усиление квантовой секретности преобразует частично перепутанные частицы (из-за подслушивания или любого внешнего возмущения) в полностью перепутанные, и известно, когда такое очищение квантового перепутывания возможно. Однако, с точки зрения практики, технология, необходимая для выполнения квантового очищения, аналогична той, что требуется для квантового компьютера, и, следовательно, пока недостижима.
Предыдущая << 1 .. 9 10 11 12 13 14 < 15 > 16 17 18 19 20 21 .. 151 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed