Квантовая криптография: система контроля защищенности системы квантового распределения ключей

Введение 5
Цель диссертационной работы 6
Научная новизна 7
Практическая значимость 7
Реализация работы 8
Публикации 8
Объем и структура работы 8
Патентный поиск 9
Анализ избранных патентов 10
1 Теоретические основы квантовой криптографии 13
1.1 Квантовая механика 13
1.1.1 Квантовая частица 13
1.1.2 Теорема о запрете клонирования 16
1.1.3 Источники одиночных фотонов. 19
1.1.4 Детектирование одиночных фотонов 24
1.1.5 Квантовое распределение ключа (КРК) 27
1.2 Обзор существующих систем квантового распределения ключей 29
1.2.1 Виды кодирования в системах КРК 29
1.2.2 Протоколы систем КРК 34
1.2.3 Практические системы КРК 37
1.3 Выводы по первой главе 39
2 Усиление защищенности модели системы КРК с помощью интерферометрического контроля 40
2.1 Физические эксперименты по интерференции одиночных фотонов 40
2.2 Виды оптических интерферометров и их применение 50
2.3 Разбалансированный интерферометр Маха-Цендера 53
2.4 Схема работы системы с оптическим разбалансированным интерферометром Маха-Цендера 56
2.5 Выводы по второй главе 60
3 Разработка модели подсистемы интерферометрического контроля системы КРК на основе протокола ВВ84 с временным кодированием 61
3.1 Структурная схема модели системы интерферометрического контроля 61
3.1.1 Структура устройства имитации 62
3.1.2 Структура устройств ИМЦ-А и ИМЦ-Б 62
3.1.3 Структура устройства “Сплитер” 65
3.1.4 Структура устройства интерферометрического контроля 66
3.2 Выводы по третьей главе 67
4 Перехват информации в канале квантового распределения ключей 68
4.1 Виды атак на системы КРК 68
4.2 Модель атаки на разработанную модель 74
4.3 Шум в канале КРК 75
4.4 Выводы по четвертой главе 77
5 Экспериментальное исследование построенной модели подсистемы интерферометрического контроля 78
5.1 Эксперимент и анализ моделирования без врезки злоумышленника 78
5.2 Эксперимент и анализ моделирования с врезкой злоумышленника 82
5.3 Эксперимент и анализ моделирования с шумом в канале связи 85
5.4 Вывод по пятой главе 87
Заключение 89
Список использованных источников 91
Приложение 1 95
Приложение 2 96
Приложение 3 97
Приложение 4 98
Приложение 5 99

1 Курочкин Ю.В. Методы повышения пропускной способности квантовой криптографии // Автореферат – 2012. – 21 с.
2 Методика патентного поиска – http://it4b.icsti.su/itb/ps/ps_all.html
3 Федеральный институт промышленной собственности – http://www1.fips.ru/
4 Фейгин О. Цепная реакция. Неизвестная история создания атомной бомбы // М., Альпина Паблишер: 2013. – 337 с.
5 Килин С.Я. Квантовая криптография: идеи и практика/С.Я. Килин, Д.Б. Хорошко, А.П. Низовцев // Минск: Белорусская наука, 2008. – 392 с.
6 Квантовый бит или кубит. – http://makeitquantum.ru/quantum-bit-qubit/
7 Feynman R, Leighton R, and Sands M. The Feynman Lectures on Physics . 3 volumes 1964, 1966. Library of Congress Catalog Card No. 63-207177
8 Холево А. К математической теории квантовых каналов связи. – Проблемы передачи информации. 8 (1), 62 (1972).
9 http://www.ddt.cs.vsu.ru/?q=system/files/10.pdf
10 Слепов Н. Квантовая криптография: передача квантового ключа. Проблемы и решения. – ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес 2/2006
11 Мирошниченко Г.П. Источники и детекторы одиночных фотонов на основе микро- и нанооптических структур // Наносистемы: Физика, Химия, Математика, 2011, 2 (1), С. 47–63
12 Имре Ш., Балаж Ф. Квантовые вычисления и связь. Инженерный подход. М., Физматлит: 2008. – 320 с.
13 Румянцев К.Е. Квантовая связи и криптография / Румянцев К.Е. Голубчиков Д.М.// Таганрог: ТТИ ЮФУ, 2009. – 122с.
14 Кронберг Д., Ожигов Ю., Чернявский А. Квантовая криптография, (Учебно-методическое пособие). — Макс Пресс Москва, 2011. — С. 112.
15 Bennett C.H.et al. Experimental Quantum Cryptography. – Journal of Cryptography, 1992, No.5.
16 Молотков С.Н. К вопросу об обосновании квантовой криптографии на временных сдвигах. / Письма в ЖЭТФ. 2004. Т. 80. – №7. С. 576-582.
17 Bennett, C.H. Quantum cryptography: Public key distribution and coin tossing / C.H. Bennett, G. Brassard // Proceedings of IEEE International Conference on Computers and Systems and Signal Processing (Bangalore, India). — 1984. —P. 175–179.
18 Bennett, C.H. Quantum cryptography using any two nonorthogonal states / C.H. Bennett // Phys. Rev. Lett. — 1992. — Vol. 68. — P. 3121.
19 Ekert, A. Quantum cryptography based on Bell’s theorem / A. Ekert // Phys. Rev. Lett. — 1991. — Vol. 67, No. 6. — P.661–663.
20 Молотков С.Н. Об интегрировании квантовых систем засекреченной связи (квантовой криптографии) в оптоволоконные телекоммуникационные системы// Письма в ЖЭТФ. 2004. Т. 79. – №11
21 D. MayersandA. Yao, arXiv: quant-ph/9802025.
22 E. Biham, M. Boyer, P. O. Boykinetal., arXiv: quant-ph /9912053.
23 Игнатов А.Н Наноэлектроника. Состояние и перспективы развития: учебное пособие // ФЛИНТА. – 2012 г
24 Квантовая криптография на выборах в Швейцарии. – http://www.itsec.ru/articles2/Oborandteh/kvantovaya_kriptografiya_na_vyborah_v_shveycarii
25 http://team.furia.ru/fast_internet_407_team.html
26 Боумейстер Д. Физика квантовой информации. Квантовая криптография. Квантовая телепортация. Квантовые вычисления// Боумейстер Д., Экерт А., Цайлингер А., 2002. Твердый переплет. – 376 с.
27 Хокинг С., Пенроуз Р., Природа пространства и времени. – Ижевск: НИЦ “Регулярная и хаотическая динамика”, 2000. – 160 стр.
28 Гринштейн Д. Квантовый вызов / Гринштейн Д. Зайонц А// Интеллект – 2008. – 402с.
29 Садбери А., Квантовая механика и физика элементарных частиц. – М.: Мир, 1989
30 Пенроуз Роджер, Новый ум короля: О компьютерах, мышлении и законах физики: Пер. с англ. / Общ. ред. В.О.Малышенко. – М.: Едиториал УРСС, 2003. – 384 с. Перевод книги: Roger Penrose, The Emperor”s New Mind. Computers, Minds and The Laws of Physics. Oxford University Press, 1989.
31 Заречный М.И., Квантовая и мистическая картины мира, 2004,
32 Белинский А.В., Квантовая нелокальность и отсутствие априорных значений измеряемых величин в экспериментах с фотонами, – УФН, т.173,8, август 2003.
33 Асеев Г.И. Интерферометр Маха-Цендера // Саратов, 2005. – 35с.
34 https://ru.wikipedia.org/wiki/Interferometer_Relea
35 https://ru.wikipedia.org/wiki/Interferometr_Jamin
36 https://ru.wikipedia.org/wiki/Interferometr_2
37 Шульман М.Х. Интерференция: моделирование единичных квантовых событий // Москва, Мир – 1998. – 6с.
38 V.Scarani, A.Acin, G.Ribordy, N.Gisin, Quantum Cryptography Protocols Robust against Photon Number Splitting Attacks for Weak Laser Pulse Implementations, Phys. Rev. Lett., 92, 057901-1 (2004).
39 С. Н. Молотков Мультиплексная квантовая криптографии с временным кодированием без интерферометров.//Письма в ЖЭТФ, 79:9 (2004), 554–559
40 Дьяконов В. П. MATLAB 7.*/R2006/2007. Самоучитель. — Москва: «ДМК-Пресс», 2008. — С. 768
41 Д.М. Голубчиков. «Применение квантовых усилителей для съема информации с квантовых каналов распределения ключа», Известия ТТИ ЮФУ. 2008. №1(78) С.119.
42 Румянцев К.Е., Хайров И.Е., Новиков В.В. Анализ возможности несанкционированного доступа в квантово-криптографическом канале // Материалы международной научной конференции «Анализ и синтез как методы научного познания». Таганрог: ТРТУ, 2004. стр. 50-51.
43 Д.М. Голубчиков. Анализ способов съема информации с квантового канала распределения ключа и методы их обнаружения // Современные информационные технологии – 2007: материалы докладов Всероссийской НТК с международным участием. 2007
44 Соколов И.В. Оптические методы и явления квантовой информации // СПбГУ, Физический факультет – 2008. – 76С.
45 Скобля С.Г. О стратегиях перехвата в двухканальной системе квантового распределения ключа // Барановичский государственный университет, 2009.- 43С.
46 Этель В.А. Анализ стойкости квантовых протоколов распределения ключей // Всероссийская научно-практическая конференция молодых ученых, аспирантов и студентов «Современное состояние и проблемы естественных наук». – 2012. – С. 320-323.
47 Молотков С.Н. О стойкости волоконно квантовой криптографии при произвольных потерях в канале связи: запрет измерений с определенным исходом // Письма в ЖЭТФ. – 2014. – Т. 100, вып. 6. – С. 457-464.
48 Дьяконов В. П. SIMULINK 5/6/7. Самоучитель. — Москва: «ДМК-Пресс», 2008. — С. 784