Kvantová distribuce klíče a její implementace

Abstract

Kvantová distribuce klíče umožňuje zajistit bezpečnou výměnu kryptografických klíčů mezi dvěma stranami, a to využitím principů kvantové informace. Tato práce se zaměřuje nejdříve na popis optické komunikace a následně přechází ke zkoumání kvantové komunikace, konkrétně kvantové distribuce klíče. Praktická část se zabývá implementací kvantové distribuce klíče na příkladě protokolu BB84. Tato část byla provedena na zařízení qutools quED, které je způsobilé ke generování a analýze provázaných fotonových párů. Byla námi uskutečněna měření s různým nastavením zařízení, výsledky jsme analyzovali z hlediska spolehlivosti detekce a úrovně bezpečnosti. Tento experiment ukázal vysokou míru bezpečnosti při různých konfiguracích systému a prokázal, že kvantová distribuce klíče není jenom teoreticky možná, ale i prakticky realizovatelná.

Quantum key distribution allows for secure exchange of cryptography keys between two sides by utilising quantum information principles. This thesis aims to firstly provide a state-of-art explanation of optical communication systems and, subsequently, follows with an investigation of quantum communication, in particular quantum key distribution. Practical part is devoted to the implementation of quantum key distribution algorithm using BB84 protocol. This part utilises qutools quED tool, which is capable of generation and analysis of entangled photon pairs. We have conducted measurements with different tool settings, the results were analysed regarding detection reliability and security rate. The experiment has proven a high security rate among various system configurations and demonstrated that quantum key distribution is not a mere theory but can be practically established.