خلاصة:
توزیع کلید کوانتومی مساله تولید و تبادل کلید بین طرفین رمزنگاری را با امنیت نامشروط که با اصول و پدیده های مکانیک کوانتومی تضمین می شود، حل می کند. در پیشینه چهل ساله رمزنگاری کوانتومی، پروتکل های توزیع کلید کوانتومی گوناگونی ابداع شده اند که معروف ترین آنها BB۸۴ است و برخی دیگر همچون پروتکل های شش حالته و اردهالی-چایو-لو با اعمال تغییراتی روی آن به وجود آمده اند. در این مقاله، شکل کلی تری از BB۸۴ با به کارگیری حالت قطبش که جفت متعامد از حالت های قطبش و پایه قطبش را به وجود می آورند، ارایه می شود. افزون بر آن، فرض می شود پایه های قطبش متمایز با احتمال های لزوما نابرابر انتخاب می شوند. سپس، با مطالعه و تحلیل پروتکل توزیع کلید کوانتومی جدید و دو حالت خاص آن از دیدگاه نظریه احتمال، این پروتکل ها با پروتکل های BB۸۴، شش حالته و اردهالی-چایو-لو مقایسه و سرانجام، با ساخت چهار مثال عددی گوناگون، نتایج به دست آمده از تحلیل ها تایید می شوند. برتری پروتکل توزیع کلید کوانتومی جدید در مقایسه با پروتکل های BB۸۴، شش حالته و اردهالی-چایو-لو انعطاف پذیری بالای آن در انتخاب تعداد حالت های قطبش و چگونگی تخصیص احتمال روی انتخاب پایه های قطبش است. این برتری سبب می شود که با تحلیل پروتکل جدید و دو حالت خاص آن از دیدگاه نظریه احتمال، بتوان با آگاهی بیشتری پروتکل توزیع کلید کوانتومی مناسب را برای تحقق یک هدف مشخص انتخاب کرد و از مزایای آن بهره مند شد.
Quantum key distribution (QKD) solves the problem of key generation and exchange between
cryptography parties with unconditional security guaranteed by the principles and phenomena of quantum
mechanics. In the 40-year old history of quantum cryptography, several QKD protocols have been invented
of which, the BB84 protocol is the most famous one, and some others such as the six-state and
Ardehali-Chau-Lo protocols have been created by making some variations of it. In this paper, a more
general version of BB84 using 2n polarization states which create n orthogonal pairs of polarization states
and n polarization bases is presented. In addition, it is assumed that distinct polarization bases are chosen
with necessarily unequal probabilities. Then by studying and analyzing the new QKD protocol and its two
special cases using the probability theory, they are compared with the BB84, six-state and Ardehali-Chau-
Lo protocols and finally, the results are supported and confirmed by constructing four various numerical
examples. The advantage of the new QKD protocol in comparison to the BB84, the six-state and
Ardehali-Chau-Lo protocols is its high flexibility in choosing the number of polarization states and the
manner of probability allocation on choosing the polarization bases. By analyzing the new protocol and its
two special cases using the probability theory, this advantage causes better application of knowledge for a
suitable QKD protocol selection in order to realize a certain goal and exploit its technological advantages.