양자 키 분배에서의 안정성 한계

Abstract

양자 암호 즉 양자 키 분배 프로토콜은 양자 정보 application에서 가장 중요한 분야 중에 하나이다. RSA와 같은 고전 암호 프로토콜의 보안 증명은 Eve(도청자)의 power 자체에 기반을 둔 것이 아니라 현재 컴퓨터 연산 기술에서의 계산상의 어려움에 따른 Eve에 power에 대한 가정에 기반을 둔 것이었다. 양자 역학에서의 두 사용자 사이의 non-locality를 보여주는 entanglement와[2] 양자 상태의 완벽한 복사가 불가능하다는 no-cloning theorem[3], 이 두 가지 양자 역학의 특징은 양자 암호에서 안전한 키 분배를 가능하게 해준다. 따라서 양자 암호에서는 양자 역학에 의해 지배 받는 두 사용자(엘리스와 밥)과 같이 양자 역학에 지배 받는 이브의 power에 기반을 둔 보안 증명을 구할 수 있다. 본 논문의 Ⅰ부에서는 Joonwoo Bae and Antonio Acin의 “Key distillation from quantum channels using two-way communication protocols”을[1] 참고하여, 이브의 최적인 도청공격에 대항하여 엘리스와 밥의 비 조건적인 보안 경계를 구하고 이 경계가 이브의 최적의 공격에 대항하여 안전하다는 것을 보일 것이다. 본 논문의 Ⅱ부에서는 W 상태를 이용한 양자 키 분배 프로토콜을 제안할 것이다. 또한 이 프로토콜은 기존의 GHZ 상태를 이용한 양자 키 분배와는 달리 키 분배를 도와주는 중재자가 도청을 시도해도 100% 안전한 키 분배가 가능하다는 것을 보일 것이다.; Quantum Key distribution is one of the important applications of Quantum information. The security proof of classical cryptography protocols such as RSA, DES is not based on Eve’s (evasdropper’s) power, but the complexity of calculation according to current computational technology. Two important features of quantum mechanics such as entanglement and no-cloning theorem can be used to distribute key safely in quantum cryptography. Therefore we can get a security proof to Eve who can use the quantum memory. In the first part of this paper, we review Joonwoo Bae and Antonio Acin’s paper “Key distillation from quantum channels using two-way communication protocols.” We consider unconditional security bound against Eve’s optimal eavesdropping attack and show that this bound is tight. In the second part of this paper, we propose a quantum key distribution protocol using W state. This protocol guarantees 100% secure key distribution different with former protocol using GHZ state as a quantum source.