Die Methodik von Quantenschlüsselverteilungssystemen

Question

Beim Lesen einer Antwort in Cryptography.SE habe ich dies gesehen

Aus Sicherheitsgründen ist dies eine Möglichkeit, die Quantenschlüsselverteilung durchzuführen, eine weitere echte Sache. Die meisten derzeit verkauften QKD-Systeme tauschen jedoch keine verschränkten Qubits aus (und können daher nicht für die Quantenteleportation verwendet werden), sondern stützen sich auf das Heisenberg-Sicherheitsprinzip. Dies kann sich in Zukunft ändern.

1. Gibt es ein Produkt, das wirklich Quantenteleportation verwendet?
2. Gibt es andere kommerziell angewandte Methoden / Prinzipien als das Heisenberg-Prinzip?

Answer 1

1. Bestehende Produkte

Ich bin noch nicht auf kommerzielle Systeme gestoßen, die verschränkungsbasierte Schemata verwenden. Die kommerziellen Produkte, die ich gesehen habe, wie ID Quantique und MagiQ, scheinen Protokolle vom Typ BB84 / B92 zu verwenden. Es kann für die Frage relevant sein, festzustellen, dass mir diese bestimmten Unternehmen nur bekannt sind, weil ihre kommerziellen QKD-Systeme gehackt wurden .

Die Infrastruktur für die Fernverflechtung im kommerziellen Maßstab existiert noch nicht. Es steckt viel Geld dahinter, aber das No-Cloning-Theorem macht das Quanten-Repeater-Design höchst trivial, und eine robuste Lösung ist noch nicht entstanden.

Wenn Sie bereit sind, Regierungsaktivitäten in Betracht zu ziehen (die sicherlich einen kommerziellen Aspekt haben werden), hat China eine satellitengestützte QKD durchgeführt , die Verschränkungen nutzt. Das letzte Mal, als ich nachgesehen habe, lagen die Datenraten immer noch in den Zehnern von kbit / s und der Betrieb war abhängig von günstigen atmosphärischen Bedingungen. Es ist eine bemerkenswerte Leistung, aber es ist noch ein frühes Stadium.

2. Methoden

Basierend auf den Informationen, die ich gesehen habe, ist das in der satellitengestützten QKD mit der oben erwähnten Verschränkung verwendete übergeordnete Schema wie folgt:

1. Der Satellit erzeugt verschränkte Photonenpaare und leitet die Hälfte jedes Paares an zwei geografisch getrennte Parteien.
2. Die beiden Parteien verwenden eingehende verschränkte Photonenpaare, um einen CHSH- Test durchzuführen.
3. Die Parteien kommunizieren klassisch / öffentlich über die während des Tests verwendeten Messgrundlagen (kritisch gibt es keine öffentliche Diskussion über Messergebnisse).
4. Basierend auf den privaten Messergebnisdaten jeder Partei und den kollektiven Basisinformationen bestimmen die Parteien, ob die CHSH-Ungleichung verletzt wurde.
5. Im Falle einer Verletzung der CHSH-Ungleichheit wird die Verschränkung validiert und die Parteien verfügen über private Datensätze, die über die klassischen Grenzen hinaus korreliert sind. Die Parteien verwenden diese korrelierten Datensätze dann, um einen Satz einmaliger Pads zu generieren.

Beachten Sie, dass dieses Schema auf Verschränkung beruht, jedoch nicht auf Teleportation. Verschränkung ist unabhängig eine sehr wertvolle Ressource in QKD. Teleportationsprogramme stellen einige zusätzliche technische Herausforderungen dar und sind möglicherweise etwas weiter entfernt.