Оптический симулятор квантового распределения ключей

В статье предложена методология построения и работы оптической системы для численного и экспериментального исследования систем квантового распределения ключей (КРК). Система позволяет моделировать и экспериментально реализовывать различные атаки на известные протоколы КРК в режиме plug-and-play. Отличительной особенностью системы является то, что в ней используются лишь стандартные лабораторные инструменты, такие как диодные лазеры и фотодиодные детекторы общего назначения. Это позволяет демонстрировать работу системы КРК без необходимости развертывания дорогостоящей и технически сложной полноценной системы КРК в истинно квантовом режиме. Такая парадигма представляется полезной для различных исследований систем КРК в контексте их интенсивного развития. Во-первых, это связано с нарастающей потребностью в численном моделировании систем КРК в исследовательских целях. Во-вторых, экспериментальная реализация предлагаемого подхода необходима для практической демонстрации функционирования систем КРК, в частности, при подготовке специалистов в области квантового шифрования. При этом существующие в настоящее время аналоги позволяют исследователям экспериментально воспроизводить только простейшие атаки злоумышленника (Евы) на протоколы КРК, такие как прием-перепосылка. С их помощью также возможно численно моделировать широкий спектр атак, но с использованием достаточно сложных систем проектирования. В отличие от этого, предлагаемая система позволяет как численно, так и экспериментально воспроизводить атаки, начиная с простейших и заканчивая технически сложными атаками, такими как атака с отщеплением фотонов (PNS), для использования в режиме plug-and-play.