Quantum key distribution and weak randomness

Bc. Jonáš Trantina

Diplomová práce

Anotace:

Kvantová mechanika poskytuje velmi silné nástroje ke tvorbě protokolů na distribuci klíče. Kvantové protokoly na distribuci klíče (QKD) jsou prokazatelně a bezpodmínečně bezpečné, a jsou navíc i dostatečně jednoduché, aby se daly realizovat pomocí současné technologie. Tato práce studuje vliv slabé náhodnosti na jeden z nejznámějších a nejběžnějších QKD protokolů – BB84. Výsledky ukazují, že protokol je citlivý na kvalitu náhodnosti, která je k dispozici během běhu protokolu. Pokud je útočníkovy umožněn přístup ke zdrojům náhodnosti, pak může vhodným zásahem porušit bezpečnost protokolu a tedy i výsledného klíče.

Abstract:

Quantum mechanics provides a very promising tools for key distribution. Quantum Key Distribution (QKD) protocols are provably secure and unbreakable; furthermore, they are simple enough to be implemented with existing technology. In this thesis we study the effects of weak randomness on one of the most common QKD protocol – BB84. The results show the protocol is sensitive to the quality of the randomness used during the protocol, and if an attacker is given appropriate access to the sources of randomness, he can break the protocol and compromise the security of the resulting key.

Keywords

quantum key distribution, weak randomness, information theory, quantum information, entropy, smooth min-entropy, randomness extractors, kvantová distribuce klíče, slabá náhodnost, teorie informací, entropie

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 30. 5. 2016

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 30. 6. 2016
• Vedoucí: doc. RNDr. Jan Bouda, Ph.D.
• Oponent: Ph.D. Frédéric Dupont Dupuis

Masarykova univerzita

Fakulta informatiky

Magisterský studijní program / obor:
Informatika / Teoretická informatika