Kvantkryptering

Kvantkryptering, eller kvantkrypteringsbaserad nyckeldistribution, är en teknik för att säkra kommunikation genom att använda kvantmekaniska fenomen för att distribuera en hemlig nyckel mellan två parter. Denna nyckel kan sedan användas i symmetriska kryptosystem, till exempel AES, men kärnan i tekniken är att nyckeln distribueras på ett sätt som gör avlyssning avlar synlig: mätningar av kvanttillstånd stör tillståndet och uppmärksamnas av avsändaren och mottagaren.

Vanliga protokoll inkluderar BB84 (1984) och E91 (1991). BB84 använder icke-kompatibla kvantbaser för att skapa sanningar om kvantsigner, medan E91 bygger på kvantentanglement. Efter den kvanta överföringen genomförs sifting via en publik kanal, följt av felkorrigering och sekretessförstärkning (privacy amplification) för att producera en säker nyckel. Den offentliga kanalen måste vara autentiserad, annars kan man manipuleras.

Säkerheten i kvantkryptering vilar på grundläggande kvantmekaniska principer, särskilt no-cloning och mätningens störning. Den teoretiska säkerheten är stark under vissa antaganden, men praktiska system kan vara sårbara för sidokanaler och andra avvikelser. För att motverka sådana risker utvecklas tekniker som measurement-device-independent QKD och decoy-state metoder.

Praktiskt används kvantkryptering i fiber- och fria rymden-nätverk, ofta över metroområden eller längre avstånd med hjälp av repeteraresystem eller satelliter. Avstånd och nyckelhastighet begränsas av förlust och detektornoise. Kvantkryptering kompletterar traditionell postkvantkryptografi genom att erbjuda nyckellämning som inte bara bygger på beräkningsantaganden utan på fysikens lagar.