量子暗号概論

量子鍵配布プロトコルBB84の基礎

量子鍵配布の代表的なプロトコルであるBB84を解説します。本コースの理解に必要な学習レベルは、量子力学の基礎程度とします。行列やベクトルの計算が自由にできることも必要要件の一つです。
まず、量子鍵配布がなぜ必要かについて押さえておきましょう。これには、one-time padという古典暗号プロトコルを理解する必要があります。
本コースでは、プロトコルを学ぶだけでなく、盗聴者の攻撃方法についても考察します。盗聴者の攻撃手段は、既に多岐にわたって研究されています。本コースではその最も基本的な例だけを紹介します。

古典暗号である一種のone-time padについて解説します。量子鍵配布プロトコルは、このone-time padが前提となっています。

量子鍵配布プロトコルE91の基礎

量子鍵配布プロトコルE91の基礎を解説します。E91はBB84と並ぶ、重要な量子鍵配布プロトコルです。
E91プロトコルは、BB84プロトコルとは異なり、量子もつれが重要な役割を果たします。盗聴者の検出にCHSH不等式を使います。これは、量子相関が古典相関よりも強いという性質の応用例となっています。
CHSH不等式の導出では、観測基底を変えたqubitの射影測定が使われます。練習問題で、測定演算子の基礎を復習します。