BB84

BB84, Charles Bennett ve Gilles Brassard tarafından 1984 yılında geliştirilen bir kuantum anahtar dağıtımı yöntemidir. İlk kuantum kriptografi yöntemidir. Protokol bilgiyi taşıyan kuantum parçalarının birbirine dik olmamasına dayanan bir güvenliğe sahiptir. Genelde gizli bir anahtarın karşıya güvenli olarak iletilmesi için kullanılabilecek bir protokol olarak açıklanır.

Tanım 
BB84'de Alice Bob'a bir gizli anahtar göndermek ister. Bunu BB84 ile yapabilmesi için iletişimde fiber optik kablo kullanıldığı varsayılmaktadır. Bu şekilde fotonların durumu ve süzgeçler yardımı ile algoritma kullanılabilir. Süzgeçlerimiz  ve X şeklindedir.  Alice şifrelemeye  ve  stringleri ile başlar, bunların ikisi de  uzunluğundadır. Alice bu iki stringi  kubitlerinden oluşan bir string olacak şekilde şifreler.

 ve ,   ve  nin   numaralı bitleridir. Birlikte  aşağıdaki dört kubit durumunu verir:

 biti  nin hangi şekilde şifreleneceği bilgisini verir. Kubitler artık birbirlerine dik olmayacak şekildedir, bu sebeple  bilinmeden hangi konumda olacaklarını bilmek imkânsızdır.

Alice  bunu Bob'a açık bir kuantum kanalından (fiber optik kablo) gönderir. Bob  durumunu elde eder,  kanalda karışan sesleri ve Eve'in müdaheleleri sonucu oluşanları simgeler. Bob kubitleri aldıktan sonra her üç tarafta (Alice, Bob ve Eve) kendi kubit durumlarına sahip olurlar. Bununla birlikte sadece Alice  yi bildiği için Bob ve Eve'in kubitlerin durumunu bilmesi imkânsızdır. Ayrıca Bob kubitleri aldıktan sonra eğer Eve doğru ölçüleri bilmiyorsa Bob'un aldığı kubitleri bilemeyeceğini biliyoruz. Ama Eve'in araya dahil olması ½ ihtimalle Bob'un aldığı özel bir kubiti etkileyebilir.

Bob  uzunluğunda rastgele   bitleri üretip bunları Alice'den aldığı  bitleri ile ölçer. Bu noktada Bob Alice'in gönderdiklerini aldığını açıkça ilan eder. Alice artık güvenli bir şekilde 'yi açıklayabileceğini anlar. Bob açık bir kanal üzerinden hangi  ve 'nin eşit olmadığını anlamak için Alice ile haberleşir. Alice ve Bob  ve  kubitlerini  ve  eşleşmeyenlere göre elerler.

Kalan Alice ve Bob'un aynı temelde ölçtükleri  bitlerinden Alice rastgele  bitlerini seçip buları açık bir kanalda yayınlar. Alice ve Bob bu bitleri açık bir kanalda yayınlayıp belirli bir sayıda bitler konusunda anlaşıp anlaşmadıklarını kontrol ederler. Eğer bu kontrol başarılı olursa kuantum anahtar dağıtımı tekniğini gizli anahtar oluşturmak için kullanırlar. Diğer türlü işlemi iptal edip baştan başlarlar.

Kaynakça
 Quantum Computing and Quantum Information, Michael Nielsen and Isaac Chuang

Kuantum Kriptografi
Kriptografik algoritmalar