量子鍵配送プロトコルの一覧

量子鍵配布 (QKD) プロトコルは、量子鍵配布で使用されます。この種の最初のプロトコルは、1984 年に Charles H. BennettとGilles Brassardによって導入されたBB84でした。その後、他の多くのプロトコルが定義されました。

• BB84 (1984) は、区別しようとしている 2 つの状態が直交しておらず、認証された公開古典チャネルである場合に、信号を乱すことを犠牲にしてのみ情報取得が可能であるという量子特性を使用して、2 つの当事者がワンタイム パッド暗号化で使用する秘密鍵を安全に通信できるようにする量子鍵配布方式です。^[1]
• E91 プロトコル(1991) は、量子暗号方式であり、もつれた光子のペアを使用して安全な通信のための鍵を生成し、ベルの定理に違反し、2 者間の測定値間の完全な相関関係を維持することで、外部からの盗聴の試みを検出することができます。
• BBM92 プロトコル(1992) は、偏光もつれ光子対とデコイ状態を使用して非直交量子信号を安全に送信する量子鍵配布方法です。
• B92 プロトコル (1992) は、エンタングルメント蒸留プロトコルを使用して、Z 基底で状態を測定し、ローカル フィルタリングと Z 基底測定を使用して、エラーの数と使用されるフィルタ ペアの数によって伝送のセキュリティが決定されるようにすることで、損失やノイズの多いチャネルでも無条件のセキュリティで非直交量子状態を準備および送信する量子鍵配布方法です。
• MSZ96プロトコル (1996) は、弱い光場の 4 つの非直交量子状態を使用して、光子の偏光やエンタングルメント光子を使用せずに暗号鍵ビットをエンコードします。
• 6 状態プロトコル(1998) は、量子暗号を使用して安全な情報を送信する方法です。3 つの直交基底で 6 状態偏光方式を使用し、ノイズの多いチャネルを許容できるため、BB84 プロトコルと比較してノイズに対する耐性が高く、エラーを検出しやすいです。
• DPS プロトコル (2002) は、従来の BB84 プロトコルのような基底選択プロセスを必要とせず、検出器が少ないよりシンプルな受信機構成を持ち、時間領域で効率的な連続パルスを使用して高速な鍵作成を実現し、弱いコヒーレント光による光子数分割攻撃に対しても堅牢な、シンプルで効率的な量子鍵配布 (QKD) 方式です。
• デコイ状態プロトコル(2003) は、送信機のソースで複数の強度レベルを使用し、ビット エラー レートを監視して光子数分割攻撃を検出および防止し、より安全な伝送速度やより長い最大チャネル長を実現する、実用的な量子暗号システムで使用される方法です。
• SARG04 (2004) は、特に光子数分割攻撃に対して BB84 のより堅牢なバージョンとして開発された量子鍵配布プロトコルであり、情報が弱いパルスを生成するポアソン源によって生成され、不完全な検出器によって受信される状況で、減衰したレーザーパルスと共に使用されます。
• COW プロトコル (2005) は、弱いコヒーレント光パルスを使用してキーを送信することで 2 者間の安全な通信を可能にし、クライアント側に乱数ジェネレーターのみが必要で、キー情報を高速で送信できるという利点があります。
• 3 段階量子暗号プロトコル(2006) は、認証された 2 つの当事者によるランダムな偏光回転を使用して、単一光子を使用してデータを継続的に暗号化するデータ暗号化の方法であり、キーの交換にも使用でき、多光子量子暗号化の可能性と、変更による中間者攻撃への対処機能を備えています。
• KMB09 プロトコル(2009) は、相互に偏りのない 2 つの基底を使用し、最小のインデックス伝送エラー率と量子ビット エラー率を導入することで、アリスとボブ間の伝送距離を延長することを可能にします。これは、特に高次元の光子状態に効果的です。
• HDQKDは、光角運動量モードなどの高次元で量子情報をエンコードし、マルチコアファイバーまたは自由空間リンクを介して長距離伝送することで、2 者間の安全な通信を可能にするテクノロジーです。
• T12 プロトコルは、特定の理想化を排除し、システムのキー レートを向上できる機能を組み込むことで、QKD の実用性を高めることを目的としています。