같은 네 개의 큐빗 상태를 사용하는 두 가지 양자 암호화 프로토콜의 보안성

1984년 Bennett와 Brassard가 제안한 첫 번째 양자 암호화 프로토콜(BB84)은 최근 몇 년 동안 널리 연구되어 왔습니다. 이 프로토콜은 고전 비트를 인코딩하기 위해 네 개의 상태(좀 더 정확하게는 두 개의 상보 기저)를 사용합니다. 최근 동일한 네 개의 상태를 사용하되, 다른 정보 인코딩을 통해 실용적 구현에서 더 강력한 프로토콜을 정의할 수 있다는 사실이 알려졌습니다. 이 프로토콜은 감쇠된 레이저 펄스를 단일 광자 원본 대신 사용할 때 특히 유용하며, V. Scarani 외(Phys. Rev. Lett. 92, 057901 (2004))에서 SARG04 프로토콜로 언급되었습니다. 우리는 두 가지 다른 체제에서 SARG04에 대한 자세한 연구를 제공합니다. 첫 번째 부분에서는 단일 광자 소스를 사용하는 구현을 고려하여 도청자가 가할 수 있는 모든 가능한 공격에 대비한 보안성을 위한 오류율 Q의 한계를 도출합니다. SARG04에 대해 얻은 하한과 상한(Q10. 95% 및 Q14. 9%)은 BB84에 대해 얻은 값(Q12. 4% 및 Q14. 6%)에 가까운 결과입니다. 두 번째 부분에서는 감쇠된 레이저로 구성된 현실적인 소스를 고려하고 거리의 함수로서 앨리스가 광자의 평균 개수를 최적화할 수 있도록 이전 분석을 개선합니다. SARG04 프로토콜은 이브의 공격의 넓은 범위에서 비밀 키 속도와 최대 도달 거리 모두에서 BB84보다 더 나은 성능을 보이는 것으로 확인되었습니다.