Описание протокола BB84
Протокол BB84 — это первый в мире алгоритм квантового распределения ключей, предложенный Чарльзом Беннетом и Жилем Брассаром в 1984 году.
Алиса генерирует случайную последовательность бит (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.
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.
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.
После передачи всех фотонов Алиса и Боб по классическому (обычному) каналу сообщают друг другу, какие базисы они использовали для каждого бита, но не значения бит.
В игре: При нажатии "Просеять ключ" активируется классический канал для обмена информацией о базисах.
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.
В реальном протоколе Алиса и Боб сравнивают часть оставшихся бит (которые затем отбрасываются). Если Ева подслушивала, она вносила ошибки, которые обнаруживаются при сравнении.
В игре: Перехваченные Евой биты отмечаются и исключаются из финального 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 бит.
Безопасность протокола: Безопасность BB84 основана на фундаментальных принципах квантовой механики — любые попытки измерить квантовое состояние изменяют его, что позволяет обнаружить подслушивание.
1 / 4 — Квантовый канал
Этап 1: Квантовый канал
Алиса выбирает случайную поляризацию для каждого кубита и отправляет их Бобу. Боб для каждого кубита независимо выбирает случайный базис измерения. Вы управляете отправкой Алисы через панель управления.
Примечание: В данной симуляции реализован полноценный механизм обнаружения Евы: из просеянных бит случайно выбираются 30 для публичного сравнения (жертвенные биты). Если QBER (доля ошибок) ≤ 11% — ключ считается безопасным; если QBER > 11% — сессия сбрасывается.