Ло-Чу (протокол квантовой криптографии)
Ло-Чу, протокол квантовой криптографии, представляющий собой модификацию протокола EPR, в которой обе подсистемы ЭПР-пар не являются распределёнными исходно между легитимными пользователями. Сведе́ние к данному протоколу используется для доказательства секретности протокола BB84 (Shor. 2000).
На этапе передачи сигналов один из легитимных пользователей – Алиса – создаёт ЭПР-пар. Затем она отсылает второму пользователю, Бобу, от каждой пары по одному кубиту. При прохождении сигнала по каналу связи могут возникнуть искажения как вследствие неидеальности данного канала, так и из-за возможного присутствия перехватчика – Евы.
Для детектирования Евы и для того, чтобы гарантировать, что полученная ею информация о ключе не превышает произвольно выбранного порога легитимными пользователями, Алиса и Боб реализуют процедуру очищения запутанности. В результате этой процедуры они получают почти идеальных ЭПР-пар. Степень идеальности этих состояний, т. е. ограничение на фиделити (след от произведения матриц плотности двух квантовых состояний) задаёт оценку сверху на доступную Еве информацию о ключе.
Для оценки ошибки Алиса и Боб раскрывают часть своих результатов измерений. Также в протоколе используются два типа ЭПР-пар и для того, чтобы вероятности фазовых и битовых ошибок были эквивалентны. В итоге схема протокола имеет следующий вид:
Алиса создаёт ЭПР-пар
Алиса генерирует битовую строку длины . Для каждой единицы этой строки применяется преобразование Адамара ко второму кубиту соответствующей ЭПР-пары. Также Алиса случайным образом выбирает пар в качестве контрольных.
Для каждой ЭПР-пары Алиса отсылает второй кубит Бобу.
Боб получает кубиты и объявляет об этом Алисе по открытому каналу. Алиса сообщает ему строку . Боб совершает преобразование Адамара тех своих кубитов, которые соответствуют битам в строке
Алиса и Боб производят измерения своих кубитов в базисе
Алиса объявляет позиции контрольных кубитов, затем исходы их измерений. Боб со своей стороны также объявляет результаты измерений контрольных кубитов. В итоге оценивается величина ошибки. Если она превышает некоторый порог – наибольшая ошибка, которая исправляется используемым в протоколе квантовым кодом, то работа протокола прерывается.
Оставшиеся кубитов Алиса и Боб измеряют согласно заранее выбранному квантовому коду исправляющему ошибок. В результате они получают почти идеальных ЭПР-пар.
Производя измерения полученных ЭПР-пар, Алиса и Боб получают ключ длины