BB84protokolla

BB84protokolla on kvanttifysiikkaan perustuva salauksen avaimen jakamisen (QKD) protokolla, jonka tavoitteena on muodostaa kahden osapuolen välillä jaettu salainen avain. Protokollan kehittivät Charles Bennett ja Gilles Brassard, ja se julkaistiin vuonna 1984.

Periaate: BB84protokolla käyttää kahta ei-orthogonaalista perusjoukkoa: suorat tilat (0 ja 1) sekä diagonaaliset tilat (±45 astetta). Alice valmistaa satunnaisesti bitin ja valitsee tilan kyseisen perusjoukon mukaan ja lähettää fotonin Bobille. Bob mittaa vastaanotetun fotonin satunnaisesti valitulla perusjoukolla. Julkisesti vaihdetaan tieto siitä, mitä perusjoukkoja käytettiin; mittaustuloksia ei julkisteta. Vain ne mittaustulokset, joissa Bobin ja Alice’n basis vastaa, otetaan mukaan siftattuun avaimeen.

Turvallisuus: kvanttiteorian mukaan mittaus häiritsee tilaa. Mikäli ulkoinen salakuuntelu yrittää saada tietoa, virheprosentti nousee ja avain voidaan puhdistaa sekä tiivistää (privacy amplification), jolloin ulkopuolinen ei pääse käsiksi avaimen sisältöön.

Laajennukset: käytännön haasteita vastaan on kehitetty decoy-state -menetelmiä sekä MDI-QKD (measurement-device-independent), jotka parantavat turvallisuutta ja käytännön toteutettavuutta. BB84-protokollaa on sovellettu sekä kokeellisiin että kaupallisiin QKD-järjestelmiin ja se muodostaa kvanttisalausverkkojen perustan.