CC BY
5ВКВ0-2023- ВОЛС
ПЕРЕДАЧА ЗАКРЫТОГО КЛЮЧА В ПРОТЯЖЕННЫХ ВОЛОКОННЫХ ЛАЗЕРНЫХ СИСТЕМАХ
1 2* 13 3
Корель И.И. ' , Нюшков Б.Н. ' , Иваненко А.В.
1 Новосибирский государственный технический университет 2 Институт лазерной физики СО РАН, г. Новосибирск 3 Новосибирский государственный университет * E-mail: [email protected] DOI 10.24412/2308-6920-2023-6-63-63
В современных криптографических системах ключевым технологическим моментом является способ передачи или генерации секретного ключа между абонентами. Так, в самых надежных базовых протоколах квантовой криптографии, таких как BB84 или E91, операции с запутанными парами кубитов приводят именно к генерации секретного ключа, в то время как сами протоколы шифрования и дешифровки, остаются классическими, и даже для передачи информации используется классический канал связи [1]. Технологическая сложность и дороговизна операций с кубитами заставляет задуматься об альтернативных физических принципах генерации и передачи секретного ключа. Такие системы по сравнению с квантовой криптографией менее надежны, но все же представляют значительную и даже выдающуюся сложность для потенциального нарушителя протокола [2-4].
Работа посвящена способам генерации и передачи секретного ключа в системах на основе специализированной волоконно-оптической линии связи, представляющей собой длинный (сверхдлинный) волоконный или волоконно-полупроводниковый лазер. Геометрия таких систем напоминает "восьмерку", где в управлении легитимных абонентов Алисы и Боба находятся "петли", а в центральной части - управляющие электрооптические элементы тракта. В подобных системах существует сразу несколько подходов к передаче секретного ключа: от классических оптических схем до схем с участием лазерной генерации.
Приведем один из простых вариантов протокола, генерацию одного бита закрытого ключа. Начальный лазерный импульс проходит через делитель, таким образом Алиса и Боб получают по отдельному импульсу. У каждого из них есть выбор: оставить свой импульс на стандартном - равном - оптическом пути, либо увеличить оптический путь, сформировать задержку. Затем импульсы Алисы и Боба попадают в соединительную часть, где объединяются в одном волокне. В случае, если Алиса и Боб приняли одинаковое решение - либо оба оставили свои импульсы на стандартном пути, либо оба их задержали, при условии равенства оптических путей, импульсы сложатся в один. Если Алиса и Боб приняли разные решения, оптические пути импульсов Алисы и Боба будут разными, следовательно, сформируется пара отдельных импульсов. Далее, импульсы отражаются и возвращаются абонентам. При этом каждый из них узнает выбор другого. Если Алиса (или Боб) получают одиночный импульс -их выбор совпал, если пару - выбор был разным.
Надежность этого и других подобных протоколов определяется сложностью получения и интерпретации информации сторонним нарушителем. В описанном протоколе для этого потребуется не только зарегистрировать отдельно сигналы Алисы и Боба, необходимо синхронизовать их по времени с параметрами системы, сделать это с высокой точностью.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ (проект FSUN-2023-0007).
Литература
1. Bennett, C.; Brassard, G.Proceedings of the IEEE International Conference on Computers, Systems and Signal Processing, Bangalore, India, 10-12 December 1984; 560 (1984)
2. Goedgebuer, J.P. et al. Phys. Rev. Lett. 80, 2249 (1998)
3. Kish, L.B. Phys. Lett. A 352, 178-182 (2006)
4. Beatriz Soares et al. Photonics 9, 825 (2022)
№6 2023 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2023»
