2.3 Квантовый протокол, предложенный Экертом

В 1991 году Экерт (Ekert) предложил использовать для выработки общего секретного ключа корреляцию (связь) квантовых частиц. Впервые это свойство было теоретически предсказано в парадоксе Эйнштейна-Подольского-Розена (EPR, 1935), а позже объяснено Беллом (Bell, 1969).

Коррелированные частицы (или EPR - частицы) находятся в синглетном состоянии. Волновая функция системы таких частиц:

Здесь записано поведение частиц согласно парадоксу EPR при их измерении. Как только становится известно состояние одной частицы из этой пары (например, проводится измерение по какому-либо базису), со 100 процентной вероятностью можно вычислить состояние второй частицы. Причем, состояния частиц окажутся взаимноортоганальны. Если измерение состояния первой частицы дало |0>, то измерение второй частицы в этом же базисе даст |1>. Если же вам интересна более точная расшифровка приведенной формулы, обратитесь к хорошему учебнику физики.

Для работы протокола Экерта необходимо устройство, генерирующие пары таких EPR частиц. Кроме того необходимы: каналы передачи квантов к участникам формирования секретного ключа, а у самих участников должно быть оборудование, позволяющие замерять состояние полученной частицы. Устройство генерирует пару связанных частиц (А и В).

Частица А направляется 1му пользователю, Алисе, а частица В - второму, Бобу.

Алиса и Боб замеряют свои частицы. Результаты замеров должны согласоваться с парадоксом EPR и неравенством Белла.

Часть битов полученной последовательности пользователи сверяют по открытому каналу. Если они не обнаружат нарушений квантовой корреляции, оставшиеся не оглашенными, биты объявляются ключом.