BB84protokollet

BB84protokollet är ett kvantnyckeldistributionsprotokoll som introducerades 1984 av Charles Bennett och Gilles Brassard. Det gör det möjligt för två parter, ofta kallade Alice och Bob, att etablera en gemensam hemlig nyckel vars säkerhet är kopplad till kvantmekanikens grundprinciper. Grundidén är att information kan överföras med kvanta tillstånd som kan mäta i två komplementära baser, vanligtvis rectilineära (0/1) och diagonala (+/−).

Under överföringen sänder Alice qubits i en av två baser och Bob mäter varje kvant i en slumpmässigt vald bas. När kvantkanalen används följer de en offentlig men autentiserad kanal för att jämföra vilka bit-par som mättes i samma bas. Endast de bitar där baserna matchar behålls, en process som kallas sifting.

Efter sifting bedömer parterna felkvoten genom att ta ett urval av bitarna. Om felkvoten är under en säkerhetsmässig tröskel fortsätter processen med felkorrigering och privat förstärkning (privacy amplification) för att generera en slutlig, säker nyckel. Om felkvoten är för hög avslutas protokollet, eftersom avlyssning eller hög brusnivå sannolikt föreligger.

Säkerheten i BB84protokollet bygger på no-cloning-teoremet och att mätning av ett kvantstillstånd förändrar tillståndet, vilket gör avlyssning detekterbar. I praktiken krävs noggrann hantering av enhetliga brister och sidokanaler. Vanliga implementationer använder fotoner över fiber eller i fri rymd, med varianter som decoy-state BB84 och measurement-device-independent QKD som förstärker skyddet mot specifika attacker.