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# System prepended metadata

title: QRACON- 加密技術的運作方法
tags: [Qracon]

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# BB84
### 協議目標
在Alice與Bob之間建立對稱加密金鑰，並且確認Eve不存在。

### 協議原理
利用資訊量子化後不可複製的原理(海森堡測不準原理)發送偏振的光子來傳遞金鑰，而相同的光子在經過相同的偏振片測量後一定會得到相同的結果(ex:0測量出0，1測量出1)，
但經過不同的偏振片測量之後會破壞光子的狀態，且有50%的機率會得到不同的結果

### 協議執行
Alice發射一顆光子(隨機選擇0和1)，通過Alice隨機選擇的+或x其中一種偏振片，使光子成為+與x兩種狀態之一後傳送給Bob，
在Bob收到光子後他也隨機以+或x測量光子，然後與Alice比對偏振片的選擇和部分的結果，此時Bob便可檢查哪些光子是用同一種偏振片測量卻得出了不同結果，如果有，便可懷疑有Eve在竊聽過程中破壞了光子的狀態，並捨棄這次金鑰的交換。


# E91
### 協議目標
Alice建立一組金鑰並確保發送過程中無人竊聽。

### 協議原理
如果Alice製造2顆糾纏在一起的光子，那無論兩者距離多遠觀測其中一顆，另一顆光子的結果也會被確定，且糾纏態保證Alice 和 Bob測量的結果會違反貝爾不等式。
貝爾不等式 -- 超連結至某個貝爾不等式的解說

### 協議執行
Alice製作一串兩兩糾纏的光子並把糾纏光子的一半發送給Bob，Alice呵Bob再觀測並比對他們的光子驗證是否違反貝爾不等式。


## BBM92

### 協議目標:
BBM92協議的目標是利用第三方光源製造量子糾纏態，來生成一個安全的共享密鑰。

### 協議原理:
此協議一樣使用了貝爾態的量子，也就是Alice與Bob對兩顆量子的測量結果會有一定的關聯性，當這個關聯性被打破時便可確認Eve的存在。

### 協議執行:
一個第三方EPR源生成糾纏態量子對,並將量子對分別發送給Alice和Bob。
Alice和Bob隨機選擇測量基底，並進行測量。
然後他們公開他們所用的基底,但不公開測量結果。
Alice和Bob只保留那些使用相同基底測量得到的結果成為金鑰，其他的丟棄。


# SARG04
### 協議目標:
解決現在難以擁有理想的單光子光源，導致BB84容易被破解的問題。

### 協議原理:
SARG04在量子態和測量上和BB84大致同，但修改了0和1的編碼，令使用+偏振片的為0，使用X偏振片的為1，並且不再由Alice與Bob比對測量結果得出金鑰。

### 協議執行:
協議的前半部分與BB84相同，但Alice額外給予Bob她所發送的光子所處的一個集合，則Bob便能從Alice給的訊息確認是否有人竊聽。
例如Alice製作了如下圖的集合。$$\left\{|\rightarrow\rangle,|\nearrow\rangle\right\},\left\{|\rightarrow\rangle,|\searrow\rangle\right\}\left\{|\uparrow	\rangle,|\nearrow\rangle\right\}\left\{|\uparrow	\rangle,|\searrow\rangle\right\}$$
並發送了一個$|\rightarrow\rangle$的光子給Bob且說此光子位於第二個集合中，如此Bob便會有50%的機會與Alice用到相同的們並且得到相同的結果，如此來確認金鑰的安全性。
但缺點是金鑰長度會因此縮減，效率只有BB84的$\frac{1}{2}$。


# Coherent one-way
### 協議目標:
使用低清晰度的光源利用脈衝發送密鑰。

### 協議原理:
如果脈衝波相位差為常數，那其相干圖形會是一固定sin曲線，如果Eve觀測這些波那麼便會改變他的週期，並暴露自身存在。

### 協議執行:
Alice將發射兩種脈衝信號給Bob,分別是光子數為零(μ=0)、或是光子數為0.5(μ=0.5)的μ波,且每道μ波完全相干,並將訊號0和1分別用兩種脈衝表示,再外加上一種只包含μ波的誘餌訊號。
Bob收到信號後他分別用偵測器DB和DM1DM2隨機的去測量Alice發送的μ波,如果DB和DM1的結果一致，且DM2沒有收到任何訊號的話Bob便可得知此次通訊並無Eve存在![image](https://hackmd.io/_uploads/HJ8utErOC.png)


## MID-QKD

### 協議目標:
MDI-QKD需Alice與Bob個發射一對EPR量子對給第三方測量，這是它與其他協議最不同的特點。

### 協議原理:
Alice與Bob各發射一對EPR量子隊給第三方，且第三方將兩者的EPR量子糾纏在一起，從使得Alice與Bob的4顆量子成為糾纏態。

### 協議執行:
Alice與Bob個制作一對EPR量子對後將其中一半交給第三方機構進行測量，使得兩者手上的另一半EPR量子糾纏在一起。
Alice與Bob再隨機挑選基底測量手上的量子，並根據地三方給予的測量結果計算糾纏態是否存在，這樣就算Eve直接控制了第三方並發送一個虛假的結果，通訊者也能從計算結果得知Eve的存在。