انتقال بیت کوانتومی ایمن بدون شرط
چکیده
رمزنگاری کوانتومی به بیان و توصیف کاربرد مکانیک کوانتومی برای انجام رمزنگاری و یا شکستن سیستم های رمزی و پنهانی می پردازد. مهمترین و شناخته شده ترین کاربرد رمزنگاری کوانتومی، توزیع کلید کوانتومی (qkd) است. هدف qkd استفاده از ارتباطات کوانتومی به منظور طراحی و به اشتراک گذاری یک کلید بین دو طرف است به طوریکه هیچ شخص سومی، حتی اگر تمام مخابرات و ارتباطات بین آلیس و باب را استراق سمع کند، نتواند هیچ گونه اطلاعاتی در مورد کلید به دست آورد. بدین منظور آلیس (فرستنده) بیت های کلید را به صورت داده های کوانتومی رمزگذاری کرده و آن ها را برای باب می فرستد. هر اقدام ایو مبنی بر کسب اطلاعات در مورد کلید، منجر به ایجاد اختلال در پیام شده و آلیس و باب مطلع می گردند. و در نهایت کلید برای مخابرات ایمن مورد استفاده قرار می گیرد. به دنبال کشف توزیع کلید کوانتومی و ایمنی بدون شرط، محققین تلاش نمودند که به کارها و اهداف رمزنگاری دیگر همراه با ایمنی بدون شرط دست یابند. سوال اساسی و مهمی که در اینجا مطرح می شود اینست که با به کارگیری این طرح ها، آیا طرفین همواره کلید یکسان و مشابهی به دست می آورند؟ بر اساس پروتکل های qkd، چنانچه یکی از طرفین اقدام به تقلب نماید، کلیدی که طرفین در نهایت به دست می آورند مشابه و همانند نخواهد بود. به منظور غلبه بر این مشکل، ایده ی ارسال التزام آور بیت (bc) پیشنهاد و مطرح شد و پیش بینی شد که اگر bc کوانتومی بر طرح های qkd اعمال شود، تقلب قابل شناسایی خواهد بود. در یک طرح التزام آور بیت، آلیس یک بیت b را انتخاب، و سپس به واسطه ی سند التزامی که تهیه و در اختیار باب قرار می دهد، به آن بیت ملتزم می شود. به طوریکه باب به هیچ وجه نمی تواند بفهمد که b چیست و در ضمن آلیس بعداً می تواند با سند و مدرک این مقدار را برای وی افشا کند در حالیکه به هیچ وجه نمی تواند نظر خود را عوض نموده و مدعی شود که مقدار انتخابی اولیه اش چیز دیگری بوده است. ادعای رمزنگاری کوانتومی همواره این بوده است که می تواند پروتکل هایی فراهم کند که ایمن بدون شرط هستند. یعنی بدون در نظر گرفتن هیچ گونه قید و شرطی بر روی مکان، زمان و تکنولوژی در دسترس متقلب همچنان ایمن باشد. در این پایان نامه، در ادامه ی بررسی qkd و بیان اصول موجود در bc، مختصراً به این موضوع می پردازیم که bc کوانتومی ایمن امکانپذیر نیست و در ادامه نیز دو پروتکل bc را مورد مطالعه قرار می دهیم: 1) bc ایمن بدون شرط توسط انتقال خروجی های اندازه گیری که متکی بر علیت مینکوفسکی و ویژگی های اطلاعات کوانتومی است و 2) پروتکل bc حساس به تقلب ایمن بدون شرط بین دو شخص که نسبت به هم ظنین اند. این پروتکل تضمین می نماید که چنانچه یکی از طرفین تقلب نماید، طرف دیگر با احتمال غیر صفر آن را شناسایی خواهد کرد. این پروتکل غیر نسبیتی است و از اطلاعات کوانتومی به منظور اجرای اهدافی که از لحاظ کلاسیکی غیر ممکن است، استفاده می کند.