私は、Quantum Computing A Gentle Introduction本を読んでqmcを自習しようとしていましたが、セクション2.4では、量子鍵配布プロトコルBB84について説明しています。(思った)後、エクササイズ2.9と2.10に取り掛かった。
例 2.9は、BB84にEveが存在しないことをアリスとボブが90%確信するために比較する必要があるビット数を尋ねています。したがって、私が正しく理解した場合、BB84は次のようになります。
- アリスは2つの基底から光子の基底/偏光をランダムに選択しますおよびは、ビット情報0または1をエンコードします(エンコードルールは既知です。たとえば、| 0 \ rangleは0を表します)。次に、そのようなフォトンのシーケンスをボブに送信します。
- ボブは光子のシーケンスを受け取り、2つの同じベースからランダムに基底を選択し、各光子のメジャーを測定します。
- 次に、選択したベースを比較し、異なる方法でベースを選択したベースを破棄します。ボブは、アリスが送信しようとしているビットを把握できるはずです。(たとえば、使用するベースがあり、ボブが基底を使用して測定したが光強度が場合、アリスの偏光がことを知っているため、ビット情報は)。
- 安全性を高めるために、ビットのサブセットも比較します。干渉がない場合、ビットはすべて一致しているはずです。彼らはこれらのビットを破棄し、残っているのは鍵です。
一方、イブは、アリスからの光子をインターセプトし、2つのベースからランダムに測定し、測定に使用した基準をボブに送信します。アリスとボブがベースを公に比較した後、イブはボブが受け取るはずだった光子を必然的に変更しましたが、キーのを確実に知ることができます。
だから最初の質問に答える。2.9、アリスとボブがビットのサブセットを比較するときのさまざまなシナリオを挙げました。
アリスが送信するとします。
Eveもで測定する確率はあり、検出されません。
を使用して測定するイブは、ボブがアリスと反対のビット値を取得するため、確実に検出されます。
| + ⟩ | + ⟩ | 0 ⟩ 0.5 | 1 ⟩ 0.5 0.25 × (0.5 + 0.5 )= 0.25イブがを使用して測定する確率で、ボブはを受信し、ボブがを使用して確率で同じ値を取得する場合、それ以外の場合はを使用して測定するが、確率で正しいビット。つまり、
3と同じ、0.25
したがって、イブが検出されない可能性を合計すると、それはであり、イブが検出されないビットのシーケンスをにして、、およそ。
2番目の質問2.10cは、イブが2つの既知のベース(標準と)から選択するのではなく、条件を少し変更します。どちらを選択するかわからないため、ランダムに選択し、A&Bが必要とするビット数を決定します。 90%の信頼度と比較するには?
私のアプローチは、アリスが標準のベースを引き続き使用し、を送信するとします。これで、イブはベースで測定できますここで、 および、その後、イブは使用する基準をボブに送り返します。私は再びシナリオをリストアップしています、
- イブが(0.5の確率で)で測定した場合、ボブはを受け取り、ボブが測定した場合、確率で正しいビットを取得します。その後、正しいビットを取得します。同様に、イブが使用する場合
まとめると、になります。これは確かに正しくありません!
それから私はオンラインで検索しようとしたソリューション見つけ、ここでそれはボブが正しいビットを得る確率が代わりであると言い、:、次に積分(正規化)はこれもex2.9と同じです。
誰かが数学の詳細と高レベルの直観の両方でそれがである理由を説明できますか(たとえば、Eveでもそれを使用するベースがわからないのに、A&Bで8ビット比較が必要なのはなぜですか?)
どうもありがとう!