第30話 量子暗号(BB84-protocol)

これまでの話
第1話 量子の夜明け
...
第28話 ユニタリ変換 unitary transformation
第29話 量子暗号(前編)

■ＢＢ８４プロトコル
BB84と呼ばれる量子鍵配送プロトコルです。これは，BennetとBrassardにより1984年に提案されたプロトコルで，もっともポピュラーな方式です。この他にも量子鍵配送プロトコルは考案されているようです。

アリスが送りたいビット列を

とします。アリスはHVかSTかをランダムに決めて送信します。

例えばこのときアリスの送信の順序は次のようになります。

ボブはアリスがHVまたはSTで送ったのか知りません。そこでボブもランダムにHVかSTでビットを読み取ります。例えばボブは確率的に次のようなビット列を得ます。

ボブはアリスがHVを使ったのかSTを使ったのか知らないので確率５０％で誤ります。
次にボブはどのフィルタを使っていったかをアリスに知らせます。
ここでアリスはボブが間違ったフィルタを検査して外します。


となります。アリスはボブが正しく受け取ったビット列の番号1,3,4,7,8をボブに知らせます。これでアリスとボブはあるビット列を共有する事が出来ます。これはアリスとボブの間で暗号キーとして使えることになります。
量子鍵配送/Quantum Key Distribution (QKD)
しかし、このやり取りを盗聴者イブがこっそり盗聴していたらどうなるのでしょうか？
やはり暗号は破られる可能性があるのでしょうか？