kvantnyckeldelning

Kvantnyckeldelning är en teknik för att distribuera kryptografiska nycklar med hjälp av kvantmekaniska tillstånd, vilket gör nyckelutbytet teoretiskt informationsteoretiskt säkert mellan två parter. Den nyckel som etableras används sedan i symmetriska chiffers, ofta i kombination med one-time pad eller andra krypteringsmetoder.

Grundprincipen bygger på kvantbitar (fotoner) som sänds i olika baser mellan avsändare, ofta kallad Alice, och mottagare, Bob. Alice skickar kvanta tillstånd, Bob mäter dem i slumpmässigt valda baser. Genom att jämföra mätresultat över en klassisk kanal bildas en sident nyckel. Eavesdropping stör kvanttillstånden och ökar felraten, vilket gör intrång upptäckbart och ger möjlighet att avvisa eller avkorta nyckeln.

Viktiga protokoll inkluderar BB84, det klassiska prepare-and-measure-protokollet; E91, en entanglement-baserad version; decoy-state QKD, som försvarar mot photon-number-split-attacker; samt measurement-device-independent QKD (MDI-QKD), som minskar riskerna kopplade till detektorerna.

Implementering sker främst med optiska fibrer eller fri rymd, ofta via satelliter för längre avstånd. Typiska begränsningar är förlust i kanalen, bristande källkvalitet och detektorns brus, vilket påverkar nyckelhastigheten. Distansutmaningar adresseras genom reläer, satellitbaserad kommunikation och avancerade protokoll som MDI-QKD.

Säkerheten bygger på kvantmekanikens principer och är starkt beroende av noggranna säkerhetsanalyser som tar hänsyn till praktiska sårbarheter. QKD uppskattas som ett komplement till klassisk eller postkvantkrypto, särskilt där långsiktigt skydd av känslig information krävs och där nätverksinfrastruktur möjliggör kvantkompatibla länkar.