Вышедшие номера
Home » Оптика и спектроскопия » Год 2026, выпуск 2 » Статья стр. 147
<<<>>>
О криптографической стойкости протокола квантового распределения ключа на основе векторных оптических вихрей
АО ” РЖД“, 5950981 от 17.12.2024
Решетников Д.Д. 1, Зинатуллин Э.Р. 1, Башмакова Е.Н. 1, Баева А.В. 1, Вашукевич Е.А. 1
1Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия
Email: d.reshetnikov@spbu.ru, e.r.zinatullin@mail.ru, bashmakova.elizaveta@mail.ru, alexandrabaeva@mail.ru, ashukevichea@gmail.com
Поступила в редакцию: 12 ноября 2025 г.
В окончательной редакции: 12 ноября 2025 г.
Принята к печати: 10 декабря 2025 г.
Выставление онлайн: 16 марта 2026 г.
PDF версия
Исследована криптографическая стойкость протокола квантового распределения ключей, использующего векторные оптические вихри с аксиально-симметричным пространственным профилем поляризации. Представлен теоретический анализ стойкости протокола против двух типов атак: атаки "прием-перепосыл" и некогерентной симметричной атаки. Особое внимание уделено анализу потенциального преимущества злоумышленника (Евы) при использовании квантовых систем с пространством состояний более высокой размерности (куквартов). Проведенный анализ показал, что для данного протокола критический уровень квантовых ошибок составляет 25% для обеих рассмотренных атак. Показано, что использование Евой куквартных стратегий не снижает этот порог и не дает ей дополнительного преимущества по сравнению с атаками в кубитном пространстве. Ключевые слова: квантовое распределение ключей, квантовая криптография, векторные оптические вихри, криптографическая стойкость.
  1. N. Gisin, G. Ribordy, W. Tittel, H. Zbinden. Rev. Mod. Phys., 74 (1), 145 (2002). DOI: 10.1103/RevModPhys.74.145
  2. C.H. Bennett, G. Brassard. Theoretical Computer Science, 560 (1), 7 (2014). DOI: 10.1016/j.tcs.2014.05.025
  3. V. Scarani, A. Ac'i n, G. Ribordy, N. Gisin. Physical Review Letters, 92 (5), 057901 (2004). DOI: 10.1103/PhysRevLett.92.057901
  4. S.P. Kulik, S.N. Molotkov. Laser Phys. Lett., 14, 125205 (2017). DOI: 10.1088/1612-202X/aa8ecc
  5. K.S. Kravtsov, S.N. Molotkov. Phys. Rev. A, 100, 042329 (2019). DOI: 10.1103/PhysRevA.100.042329
  6. F. Grosshans, P. Grangier. Physical Review Letters, 88 (5), 057902 (2002). DOI: PhysRevLett.88.057902
  7. D. Mayers. Journal of the ACM (JACM), 48 (3), 351 (2001). DOI: 10.1145/382780.382781
  8. P.W. Shor, J. Preskill. Physical Review Letters, 85 (2), 441 (2000). DOI: 10.1103/PhysRevLett.85.441
  9. R. Renner. Security of quantum key distribution. Doctoral dissertation (Swiss Federal Institute Of Technology, Zurich, 2005). URL: https://arxiv.org/pdf/quant-ph/0512258
  10. R. Renner, R. Konig. In: Theory of Cryptography. TCC 2005, ed. by. J. Kilian. Lecture Notes in Computer Science (Springer, Berlin, Heidelberg, 2005), vol. 3378. DOI: 10.1007/978-3-540-30576-7_22
  11. L. Lydersen, C. Wiechers, C. Wittmann, D. Elser, J. Skaar, V. Makarov. Nature Photonics, 4 (10), 686 (2010). DOI: 10.1038/nphoton.2010.214
  12. G. Brassard, N. Lutkenhaus, T. Mor, B.C. Sanders. Physical Review Letters, 85 (6), 1330 (2000). DOI: 10.1103/PhysRevLett.85.1330
  13. I. Sushchev, K. Bugai, S. Molotkov, D. Bulavkin, A. Sidelnikova, D. Melkonian, V. Vakhrusheva, R. Lokhmatov, D. Dvoretskiy. DOI: 10.48550/arXiv.2507.15446
  14. С.Н. Молотковa, К.С. Кравцов, М.И. Рыжкин. Журнал Экспериментальной и Теоретической Физики (ЖЭТФ), 155 (4), 636 (2018). DOI: 10.1134/S0044451019040060
  15. M. Gellert, D. Sulimov, B. Nasedkin, R. Goncharov, I. Filipov, P. Morozova, F. Goncharov, D. Yashin, V. Chistiakov, E. Samsonov, V. Egorov, B. Pervushin, I. Adam. Journal of Optical Technology, 90 (2), 55 (2023). DOI: 10.1364/JOT.90.000055
  16. S. Lorenz, N. Korolkova, G. Leuchs. Appl. Phys. B, 79, 273 (2004). DOI: 10.1007/s00340-004-1574-7
  17. A. Jimenez-Girela, D. Merino-Perez, A. Campos-Jara, Negrin, J. Socas, Parejo, P. Garcia, A. Alvarez-Herrero. Phys. Rev. Applied, 23 (6), 064070 (2025). DOI: 10.1103/8plr-m6n8
  18. D.D. Reshetnikov, A.L. Sokolov, E.A. Vashukevich, V.M. Petrov, T.Yu. Golubeva. Radiophys Quantum El., 67, 51 (2024). DOI: 10.1007/s11141-025-10352-z
  19. J.S. Sidhu, T. Brougham, D. McArthur, R.G. Pousa, D.K.L. Oi. Commun Phys., 6, 210 (2023). DOI: 10.1038/s42005-023-01299-6
  20. S. Turtaev, I.T. Leite, K.J. Mitchell, M.J. Padgett, D.B. Phillips, T. Cizma. Opt. Express, 25, 29874 (2017). DOI: 10.1364/OE.25.029874
  21. I.-C. Benea-Chelmus, S. Mason, M.L. Meretska, D.L. Elder, D. Kazakov, A. Shams-Ansari, L.R. Dalton, F. Capasso. Nat Commun., 13, 3170 (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-30451-z
  22. Д.Д. Решетников, А.А. Рыжая, М.Е. Павелина, Е.А. Вашукевич, А.А. Севрюгин, А.Л. Соколов, В.Ю. Венедиктов, В.М. Петров. Оптический журнал, 92 (3), 58 (2025). DOI: 10.17586/1023-5086-2025-92-03-58-67
  23. L. Allen, M.W. Beijersbergen, R.J.C. Spreeuw, J.P. Woerdman. Phys. Rev. A, 45, 8185 (1992). DOI: 10.1103/PhysRevA.45.8185
  24. E. Nagali, L. Sansoni, L. Marrucci, E. Santamato, F. Sciarrino. Phys. Rev. A., 81, 052317 (2010). DOI: 10.1103/PhysRevA.81.052317
  25. S.P. Kulik, A.P. Shurupov. Atoms, Molecules, Optics, 104, 736 (2007). DOI: 10.1134/S106377610705007X
  26. F. Caruso, H. Bechmann-Pasquinucci, C. Macchiavello. Phys. Rev. A, 72, 032340 (2005). DOI: 10.1103/PhysRevA.72.032340
  27. C.A. Fuchs, N. Gisin, R.B. Griffiths, C.-S. Niu, A. Peres. Phys. Rev. A, 56, 1163 (1997). DOI: 10.1103/PhysRevA.56.1163
  28. S. Pirandola. International Journal of Quantum Information, 6, 765 (2008). DOI: 10.1142/S0219749908004080
  29. L. Sheridan, V. Scarani. Phys. Rev. A, 82, 030301 (2011). DOI: 10.1103/PhysRevA.82.030301
  30. K.A. Balygin, A.N. Klimov, I.B. Bobrov, K.S. Kravtsov, S.P. Kulik, S.N. Molotkov. Laser Physics Letters, 15 (9), 095203 (2018). DOI: 0.1088/1612-202X/aad1c9
  31. W.-Y. Hwang. Physical Review Letters, 91 (5), 057901 (2003). DOI: 10.1103/PhysRevLett.91.057901

Учредители

Издатель

© 2026 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme