КВАНТОВЫЙ КЛЮЧ: BB84

Ludus Lab · Сложные вещи — простыми играми

Описание протокола BB84 +

Протокол BB84 — это первый в мире алгоритм квантового распределения ключей, предложенный Чарльзом Беннетом и Жилем Брассаром в 1984 году.

1 Подготовка кубитов

Алиса генерирует случайную последовательность битов (0 и 1) и для каждого бита случайным образом выбирает базис измерения:

  • Прямой базис (Rectilinear): 0° (вертикальная поляризация) для 0, 90° (горизонтальная) для 1
  • Диагональный базис (Diagonal): 45° для 0, 135° для 1

В игре: Вы выбираете поляризацию вручную или используете автоматическую отправку.

2 Передача по квантовому каналу

Алиса отправляет каждый фотон (кубит) Бобу через квантовый канал. Квантовые состояния нельзя копировать (теорема о запрете клонирования).

В игре: Фотон движется по квантовому каналу от Алисы к Бобу.

3 Измерение кубитов

Боб для каждого приходящего фотона случайно выбирает базис измерения (прямой или диагональный) и измеряет фотон в этом базисе.

В игре: Боб автоматически выбирает случайный базис и показывает результат измерения.

4 Обмен базисами по классическому каналу

После передачи всех фотонов Алиса и Боб по классическому (обычному) каналу сообщают друг другу, какие базисы они использовали для каждого бита, но не значения битов.

В игре: При нажатии "Просеять ключ" активируется классический канал для обмена информацией о базисах.

5 Просеивание ключа

Алиса и Боб сохраняют только те биты, для которых базисы совпали (примерно 50% от всех отправленных). Остальные биты отбрасываются.

В игре: Создается сырой ключ из совпадающих измерений.

6 Обнаружение подслушивания

В реальном протоколе Алиса и Боб сравнивают часть оставшихся битов (которые затем отбрасываются). Если Ева подслушивала, она вносила ошибки, которые обнаруживаются при сравнении.

В игре: Перехваченные Евой биты отмечаются и исключаются из финального ключа.

7 Формирование секретного ключа

Если уровень ошибок ниже определенного порога, оставшиеся биты образуют секретный ключ. В противном случае ключ отбрасывается и процесс повторяется.

В игре: Формируется финальный 8-битный ключ из неперехваченных совпадающих битов.

Безопасность протокола: Безопасность BB84 основана на фундаментальных принципах квантовой механики — любые попытки измерить квантовое состояние изменяют его, что позволяет обнаружить подслушивание.

A
Алиса
Готова отправить кубит
Алиса
Боб
👁️‍🗨️
B
Боб
Ожидает кубит

Панель управления

|
Прямой
0° = 0
Прямой
90° = 1
/
Диагональный
45° = 0
\
Диагональный
135° = 1
⚠️ Ева перехватила кубит! Это может повлиять на конечный ключ.
✅ Достаточно данных для просеивания ключа!

Сырой ключ

Собрано 0 кубитов

Нажмите на любой кубит в сыром ключе, чтобы посмотреть его историю
Совпадений
0
Перехватов
0

✅ Достаточно данных для просеивания ключа!

Квантовый ключ

Секретный ключ сформирован из совпадающих измерений

Ключ успешно скопирован в буфер обмена!

Выберите один из четырех вариантов поляризации кубита и отправьте его Бобу. Боб будет случайным образом выбирать базис для измерения.

Когда вы отправите достаточно кубитов, нажмите "Просеять ключ", чтобы создать секретный ключ из совпадающих измерений.