1 Jak fotony pomagają szyfrować?Konrad Banaszek Instytut Fizyki Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu

2 Polaryzacja światła

3 Fotopowielacz Fotokatoda Anoda Dynody

4 Polaryzacja pojedynczego fotonuPrawdopodobieństwo przejścia: odbicia:

5 Rozróżnialność I Przypuśćmy, że chcemy dowiedzieć się, czy foton został przygotowany w polaryzacji czy też Polaryzacje ortogonalne możemy łatwo odróżnić za pomocą polaryzatora.

6 Rozróżnialność II A co z parą polaryzacji i ?To musiała być ! Polaryzacja diagonalna jest złożeniem („superpozycją”) polaryzacji pionowej i poziomej: To mogła być zarówno jak i

7 Kryptografia kwantowaC. H. Bennett, Phys. Rev. Lett. 68, 3121 (1992) Alicja Bob obraca polaryzator losowo o 00 lub 450 Bob Alicja losowo przygotowuje foton w stanie lub Kliknięcie detektora jednoznacznie identyfikuje foton!

8 Generacja klucza + × × + × × + + + × ×      1 1 1 Alicja wysyła:( lub ) Bob ustawia… + × × + × × + + + × × …i mierzy: do Alicji:      1 Wartość bitu 1 1 Alicja i Bob otrzymują ciąg zer i jedynek, który jest znany tylko im, i może być przez nich wykorzystany jako klucz kryptograficzny.

9 Szyfrowanie Wiadomość 1 Klucz W  K ALICJA W  K 1 Klucz Wiadomość BOB

10 Podsłuch? Z zasady, pomiar kwantowy wprowadza zaburzenieKwantowy zakaz klonowania: nie można przygotować dwóch identycznych replik nieznanego stanu kwantowego Podsłuchujący nie zna z wyprzedzeniem ustawień Boba; jeśli będzie używać własnych ustawień i generować foton dla Boba zgodnie z otrzymanym wynikiem pomiaru, wprowadzi to niezgodności w kluczach Alicji i Boba W ogólności, Alicja i Bob mogą wykryć każdą próbę podsłuchu poprzez porównanie fragmentów klucza