Главная страница
Навигация по странице:

  • Оглавление

  • 2.Квантовая криптография, история, устройство 2.1. Общие сведения

  • 2.3. Первое устройство квантовой криптографии

  • 2.4. Принцип работы

  • 3. Текущее состояние квантовой криптографии 3.1. Современные достижения

  • 3.2 Перспективы развития

  • 4. Список литературы Д.М. Голубчиков, К.Е. Румянцев

  • С.Н. Молотков

  • Joyce Wiles

  • Реферат ввс Квантовая криптография. Реферат по дисциплине Введение в специальность


    Скачать 327.66 Kb.
    НазваниеРеферат по дисциплине Введение в специальность
    Дата06.03.2018
    Размер327.66 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаРеферат ввс Квантовая криптография.docx
    ТипРеферат
    #37863

    Подборка по базе: Титульный лист ЗабГУ, для реферата..docx, Титульный лист для реферата (1).docx, Жапония реферат [www.topreferat.kz].doc, СПИД реферат [www.topreferat.kz].doc, Контрольная работа по дисциплине ТР в МТ ФУотв.docx, КАТР по дисциплине Гражданское право 2017.docx, 70038 Әлеуметтану РЕФЕРАТ.docx, Практическое задание по дисциплине «Математике» 2 (сжатый) (1).d, Готовый Реферат ЭС ОП.docx, административное право реферат.docx.

    Министерство образования и науки Российской Федерации

    ФГАОУ ВПО «УрФУ имени первого Президента России Б. Н. Ельцина»

    Институт радиоэлектроники и информационных технологий – РТФ

    РЕФЕРАТ

    По дисциплине «Введение в специальность»

    на тему “Квантовая криптография”

    Студент: Насибуллин Д. А.

    Группа: РИ-170008

    Руководитель: Иванов В.Э.

    Срок сдачи работы:

    Срок защиты:

    Оценка:

    Екатеринбург

    2017
    Оглавление

    1.Введение 2

    2.Квантовая криптография, история, устройство 3

    2.1. Общие сведения 3

    2.2. История возникновения 3

    2.3. Первое устройство квантовой криптографии 3

    2.4. Принцип работы 4

    2.4.1 Принцип работы квантово-криптографической системы, использующей фотоны, протокол BB84 4

    3. Текущее состояние квантовой криптографии 7

    3.1. Современные достижения 7

    3.2 Перспективы развития 7

    4. Список литературы 8


    1.Введение

    За последние 400 лет человечество совершила огромный скачок в развитии: от «считающих часов», первого автоматического калькулятора, до квантовых суперкомпьютеров. С усложнением вычислительных средств возникает необходимость в развитии методов криптографии для защиты передаваемой информации. Квантовая криптография – это самое современное направление развития криптографии на сегодняшний день. Цель этого реферата систематизировать доступную информацию о квантовой криптографии через анализ и обобщение доступных информационных ресурсов: печатных изданий и интернета.
    2.Квантовая криптография, история, устройство
    2.1. Общие сведения

    Квантовая криптография – Метод защиты информации, основанный на принципах квантовой механики. В отличии от традиционной криптографии, которая использует математические методы защиты информации, квантовая криптография сосредоточена на физике и рассматривает случаи, когда информация переносится с помощью объектов квантовой механики.
    2.2. История возникновения

    Первое упоминание о квантовой криптографии относится к 1970 году. Стив Визнер, являясь студентом колумбийского университета подал статью по теории кодирования в журнал IEEE Information Theory. Однако эта статья не была опубликована по причине того, что казалась слишком фантастичной, а не научной. В ней была описана идея возможности использования квантовых состояний для защиты денежных банкнот. Визнер предложил в каждую банкноту вмонтировать 20 так называемых световых ловушек, и помещать в каждую из них по одному фотону, поляризованному в определенном состоянии. Каждая банкнота маркировалась специальным серийным номером, который заключал информацию о положении поляризационного фотонного фильтра. Из-за этого при применении отличного от заданного фильтра комбинация поляризованных фотонов стиралась. Но на тот момент технологическое развитие не позволяло даже рассуждать о таких технологиях. Однако в 1983 году его работа «Сопряженное кодирование» была опубликована в SIGACT News и получила высокую оценку в научных кругах. В последствии на основе принципов работы Визнера С. ученые Чарльз Беннет и Жиль Брассард разработали способ кодирования и передачи сообщений. Ими был сделан доклад на тему «Квантовая криптография: Распределение ключа и подбрасывание монет» на конференции IEEE International Conference on Computers, Systems, and Signal Processing. Описанный в работе протокол впоследствии признан базовым протоколом квантовой криптографии и был назван в честь его создателей BB84.
    2.3. Первое устройство квантовой криптографии

    Первая работающая квантовая криптографическая схема была построена в 1989 году в Исследовательском центре компании IBM Беннетом и Брассаром. Данная схема представляла собой квантовый канал, на одном конце которого был передающий аппарат Алисы, на другом принимающий аппарат Боба. Оба аппарата размещены на оптической скамье длиной около 1 м, в светонепроницаемом кожухе размерами 1,5 × 0,5 × 0,5 м. Управление происходило с помощью компьютера. Сохранность тайны передаваемых данных напрямую зависит от интенсивности вспышек света, используемых для передачи. Слабые вспышки, хоть и делают трудным перехват сообщений, все же приводят к росту числа ошибок у легального пользователя, при измерении правильной поляризации. Повышение интенсивности вспышек значительно упрощает перехват путём расщепления начального одиночного фотона (или пучка света) на два: первого по-прежнему направленному легальному пользователю, а второго анализируемого злоумышленником. Легальные пользователи могут исправлять ошибки с помощью специальных кодов, обсуждая по открытому каналу результаты кодирования.

    Но всё-таки при этом часть информации попадает к злоумышленнику. Однако, легальные пользователи Алиса и Боб, изучая количество выявленных и исправленных ошибок, а также интенсивность вспышек света, могут дать оценку количеству информации, попавшей к злоумышленнику.

    https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c0/firstquantumcryptoscheme.jpg

    Рис.1 Первая квантово-криптографическая схема
    2.4. Принцип работы

    Основное отличие квантово-криптографических систем связи от обычных заключается в способе передачи информации, определённым способом поляризованного света или электронов. При этом сама информация кодируется квантовыми состояниями передаваемых частиц, а раскодируется за счёт измерения квантовых состояний. Проблемой, которую решает квантовая криптография, является не возможность классическими средствами передать ключ шифрования. Квантово-криптографические методы позволяют пользователям узнать стал код известен злоумышленникам или нет. Это достигается за счет квантовых свойств частиц, передающих информацию. В основе лежит принцип неопределённости Гейзнеберга.

    (2.1)

    При получении доступа к каналу связи злоумышленником, попытка измерить квантовые состояния частиц приведёт к изменению параметров частиц, то есть к изменению передаваемой информации.

    2.4.1 Принцип работы квантово-криптографической системы, использующей фотоны, протокол BB84


    Алиса кодирует ключ шифрования по средствам поляризации фотонов (00, 1350, 450, 900). Боб для раскодирования информации использует два фильтра (с линейной поляризацией и с диагональной). Для каждого фотона применяется случайный фильтр. Затем Боб сообщает Алисе, какие фильтры он использовал, а Алиса сообщает какие фильтры были верны. Боб используя данные полученные через верный фильтр интерпретирует информацию (00, 1350 как 1, 450, 900 как 0), получая исходное сообщение. Если злоумышленник Ева перехватит информацию, то она неизбежно изменит её, что приведёт к накоплению ошибок при передаче, что в свою очередь будет заметно Алисе и Боб за счет использования вычисления quantum-bit-error-rate (величина квантовой ошибки, QBER)

    картинки по запросу квантовый канал связи

    Рис. 2


    100%

    50%



    Рис. 3 Отношение QBER к длине доставленного ключа
    3. Текущее состояние квантовой криптографии
    3.1. Современные достижения

    На текущий момент, рекорд расстояния на которое передали квантовый ключ составляет 87 км и принадлежит компании Mitsubishi Electric. Скорости которых достигаю современные системы составляют прялка 75 Кбит/с (эта скорость была достигнута Эндрю Шилдсом и его коллегами из TREL (Toshiba Research Europe Limited) и Кембриджского университета). QBER который показывают современные системы составляет порядка 0,5% (Этот результат был достигнут в университете Джона Хопкинса, на квантовом канале длинной 1 км). В 2007 году квантовые сети были использованы на выборах в Швейцарии, для передачи данных с избирательных участков.
    3.2 Перспективы развития

    Сейчас одним из самых важных достижений в области квантовой криптографии является то, что ученые смогли показать возможность передачи данных по квантовому каналу со скоростью до единиц Мбит/с. Экспериментальные данные позволяют сделать прогноз на достижение лучших параметров в будущем:

    1. достижение скорости передачи данных по квантовому каналу связи в 50 Мбит/с, при этом единовременные ошибки не должны будут превышать 4 %;

    2. создание квантового канала связи длиной более 100 км;

    3. организация десятков подканалов при разделении по длинам волн.

    На данном этапе квантовая криптография только приближается к практическому уровню использования. Диапазон разработчиков квантовой криптографии охватывает не только крупнейшие мировые институты, но и маленькие компании. И все они уже способны вывести свои проекты из лабораторий на рынок. Все это позволяет сказать, что рынок находится на начальной стадии формирования, когда в нём могут быть на равных представлены и те, и другие.


    4. Список литературы

    1. Д.М. Голубчиков, К.Е. Румянцев КВАНТОВАЯ КРИПТОГРАФИЯ: ПРИНЦИПЫ, ПРОТОКОЛЫ, СИСТЕМЫ

    2. https://ru.wikipedia.org/wiki/Квантовая_криптография

    3. С.Н. Молотков Квантовая криптография и теоремы В.А. Котельникова об одноразовых ключах и об обсчётах

    4. Mhlambululi Mafu, Francesco Petruccione Derivation of the quantum bit-error-rate for BB84 protocol based on the phase-covariant cloning machine

    5. Joyce Wiles QUANTUM BIT ERROR RATES IN QUANTUM KEY DISTRIBUTION USING ENTANGLED PHOTONS

    6. Д.А. Кронберг, Ю.И. Ожигов, А.Ю. Чернявский Квантовая криптография учебное пособие


    написать администратору сайта