ФЕСТИВАЛЬ НАУКИ КВАНТОВАЯ...
TRANSCRIPT
![Page 1: ФЕСТИВАЛЬ НАУКИ КВАНТОВАЯ КРИПТОГРАФИЯcendop.bmstu.ru/userfiles/docs/lecture 9. Quantum cryptogaphe.pdf · Алексей Федоров МГТУ](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022043005/5f8c52b8328a982b765c1e65/html5/thumbnails/1.jpg)
Алексей Федоров МГТУ им. Н.Э. Баумана
КВАНТОВАЯ КРИПТОГРАФИЯ
ФЕСТИВАЛЬ НАУКИ 2012
![Page 2: ФЕСТИВАЛЬ НАУКИ КВАНТОВАЯ КРИПТОГРАФИЯcendop.bmstu.ru/userfiles/docs/lecture 9. Quantum cryptogaphe.pdf · Алексей Федоров МГТУ](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022043005/5f8c52b8328a982b765c1e65/html5/thumbnails/2.jpg)
Outline
• Информационное общество • Классическая криптография • Квантовая физика: гипотеза Планка • Мысленный эксперимент: кот Шредингера. • Парадокс Эйнштейна-Подольского-Розена • Протокол BB84 • Квантовые компьютеры
![Page 3: ФЕСТИВАЛЬ НАУКИ КВАНТОВАЯ КРИПТОГРАФИЯcendop.bmstu.ru/userfiles/docs/lecture 9. Quantum cryptogaphe.pdf · Алексей Федоров МГТУ](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022043005/5f8c52b8328a982b765c1e65/html5/thumbnails/3.jpg)
ЧТО ТАКОЕ КВАНТОВЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ
ТЕХНОЛОГИИ?
![Page 4: ФЕСТИВАЛЬ НАУКИ КВАНТОВАЯ КРИПТОГРАФИЯcendop.bmstu.ru/userfiles/docs/lecture 9. Quantum cryptogaphe.pdf · Алексей Федоров МГТУ](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022043005/5f8c52b8328a982b765c1e65/html5/thumbnails/4.jpg)
ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЩЕСТВО
• Защита информации: криптография?
![Page 5: ФЕСТИВАЛЬ НАУКИ КВАНТОВАЯ КРИПТОГРАФИЯcendop.bmstu.ru/userfiles/docs/lecture 9. Quantum cryptogaphe.pdf · Алексей Федоров МГТУ](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022043005/5f8c52b8328a982b765c1e65/html5/thumbnails/5.jpg)
Классическая криптография
• Симметричные шифр: проблема распределения ключа. • Асимметричные шифры: классификация классов сложности задач.
• Дискретное логарифмирование: алгоритм Диффи-Хелммана.
• Факторизация больших чисел : алгоритм RSA.
N=NP?
![Page 6: ФЕСТИВАЛЬ НАУКИ КВАНТОВАЯ КРИПТОГРАФИЯcendop.bmstu.ru/userfiles/docs/lecture 9. Quantum cryptogaphe.pdf · Алексей Федоров МГТУ](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022043005/5f8c52b8328a982b765c1e65/html5/thumbnails/6.jpg)
Как развиваются классические ЭВМ?
![Page 7: ФЕСТИВАЛЬ НАУКИ КВАНТОВАЯ КРИПТОГРАФИЯcendop.bmstu.ru/userfiles/docs/lecture 9. Quantum cryptogaphe.pdf · Алексей Федоров МГТУ](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022043005/5f8c52b8328a982b765c1e65/html5/thumbnails/7.jpg)
Квантовая физика: гипотеза Планка
![Page 8: ФЕСТИВАЛЬ НАУКИ КВАНТОВАЯ КРИПТОГРАФИЯcendop.bmstu.ru/userfiles/docs/lecture 9. Quantum cryptogaphe.pdf · Алексей Федоров МГТУ](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022043005/5f8c52b8328a982b765c1e65/html5/thumbnails/8.jpg)
Мысленный эксперимент: кот Шредингера
1927 (Э. Шредингер)
![Page 9: ФЕСТИВАЛЬ НАУКИ КВАНТОВАЯ КРИПТОГРАФИЯcendop.bmstu.ru/userfiles/docs/lecture 9. Quantum cryptogaphe.pdf · Алексей Федоров МГТУ](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022043005/5f8c52b8328a982b765c1e65/html5/thumbnails/9.jpg)
Парадокс Эйнштейна-Подольского-Розена
Alice Bob
![Page 10: ФЕСТИВАЛЬ НАУКИ КВАНТОВАЯ КРИПТОГРАФИЯcendop.bmstu.ru/userfiles/docs/lecture 9. Quantum cryptogaphe.pdf · Алексей Федоров МГТУ](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022043005/5f8c52b8328a982b765c1e65/html5/thumbnails/10.jpg)
Квантовое распределение ключа BB84
![Page 11: ФЕСТИВАЛЬ НАУКИ КВАНТОВАЯ КРИПТОГРАФИЯcendop.bmstu.ru/userfiles/docs/lecture 9. Quantum cryptogaphe.pdf · Алексей Федоров МГТУ](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022043005/5f8c52b8328a982b765c1e65/html5/thumbnails/11.jpg)
Как можно генерировать единичные фотоны?
• Слабый лазерный луч?
Статистика Пуассона: иногда нуль фотонов, иногда два
10 2 3 4 5 6 7
0.1
0.2
0.3
0.4
number of photons
prob
abili
ty
![Page 12: ФЕСТИВАЛЬ НАУКИ КВАНТОВАЯ КРИПТОГРАФИЯcendop.bmstu.ru/userfiles/docs/lecture 9. Quantum cryptogaphe.pdf · Алексей Федоров МГТУ](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022043005/5f8c52b8328a982b765c1e65/html5/thumbnails/12.jpg)
Как можно генерировать единичные фотоны?
• Параметрическое рассеяние
Единичный фотон «не по требованию» Высокая эффективность
![Page 13: ФЕСТИВАЛЬ НАУКИ КВАНТОВАЯ КРИПТОГРАФИЯcendop.bmstu.ru/userfiles/docs/lecture 9. Quantum cryptogaphe.pdf · Алексей Федоров МГТУ](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022043005/5f8c52b8328a982b765c1e65/html5/thumbnails/13.jpg)
Квантовые компьютеры: квантовые биты
![Page 14: ФЕСТИВАЛЬ НАУКИ КВАНТОВАЯ КРИПТОГРАФИЯcendop.bmstu.ru/userfiles/docs/lecture 9. Quantum cryptogaphe.pdf · Алексей Федоров МГТУ](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022043005/5f8c52b8328a982b765c1e65/html5/thumbnails/14.jpg)
Фотоны как квантовые биты
• Множество систем для выполнения квантовых вычислений cavity QED trapped ions nonlinear optics
quantum dotsNMR linear optics
почему фотоны?
![Page 15: ФЕСТИВАЛЬ НАУКИ КВАНТОВАЯ КРИПТОГРАФИЯcendop.bmstu.ru/userfiles/docs/lecture 9. Quantum cryptogaphe.pdf · Алексей Федоров МГТУ](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022043005/5f8c52b8328a982b765c1e65/html5/thumbnails/15.jpg)
Фотоны как квантовые биты
• Преимущество: • Легко использовать для передачи информации
• Направление исследований: • Синтез • Управление • Характеристика • Хранение • Контроль взаимодействия
![Page 16: ФЕСТИВАЛЬ НАУКИ КВАНТОВАЯ КРИПТОГРАФИЯcendop.bmstu.ru/userfiles/docs/lecture 9. Quantum cryptogaphe.pdf · Алексей Федоров МГТУ](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022043005/5f8c52b8328a982b765c1e65/html5/thumbnails/16.jpg)
Открытые вопросы
• Как генерировать единичные фотоны? • Как хранить квантовые состояния? • Software для квантового компьютера?
![Page 17: ФЕСТИВАЛЬ НАУКИ КВАНТОВАЯ КРИПТОГРАФИЯcendop.bmstu.ru/userfiles/docs/lecture 9. Quantum cryptogaphe.pdf · Алексей Федоров МГТУ](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022043005/5f8c52b8328a982b765c1e65/html5/thumbnails/17.jpg)
Спасибо за внимание!
![Page 18: ФЕСТИВАЛЬ НАУКИ КВАНТОВАЯ КРИПТОГРАФИЯcendop.bmstu.ru/userfiles/docs/lecture 9. Quantum cryptogaphe.pdf · Алексей Федоров МГТУ](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022043005/5f8c52b8328a982b765c1e65/html5/thumbnails/18.jpg)
Summary
"If you think the photon is something simple, think again…"