الگوریتم BB84 چیست ؟

الگوریتم BB84 یک الگوریتم رمزنگاری کوانتمی است که در ارتباطات رمزنگاری کوانتمی استفاده می‌شود. این الگوریتم توسط چارلز بننت و گیلز براسارت در سال 1984 معرفی شد.

هدف اصلی الگوریتم BB84 ایجاد کلیدهای رمزی برای ارتباطات امن استفاده کننده از خصوصیات کوانتمی ذرات. در الگوریتم BB84، اطلاعات رمزنگاری شده در قطبشیمی چرخش یک فوتون کوانتمی مبتنی است. دو حالت ممکن برای چرخش فوتون وجود دارد: عمودی و افقی. همچنین، برای هر چرخش فوتون به صورت تصادفی به طور مستقل یکی از دو قطبشیمی چرخش وجود دارد.

در این الگوریتم، فرستنده و گیرنده داده‌ها به صورت اتفاقی بین چهار حالت ممکن برای فوتون‌ها جابه‌جا می‌شوند. سپس، گیرنده قطبشیمی فوتون‌ها را اندازه‌گیری می‌کند. بعد از اندازه‌گیری، فرستنده و گیرنده اطلاعات خود را با یکدیگر مقایسه می‌کنند تا ببینند آیا اطلاعات به درستی منتقل شده است یا خیر.

اگر فرستنده و گیرنده مشاهده کنند که اطلاعات به درستی منتقل شده است و بدون تداخل از طرف تهاجم‌کننده، آنگاه می‌توانند از این اطلاعات به عنوان کلید رمزی استفاده کنند. در غیر این صورت، درصورت وجود تداخل یا تهاجم، گیرنده می‌تواند بفهمد که کلید رمزی توسط تهاجم‌کننده مشخص شده است و ارتباط را قطع کند.

با استفاده از الگوریتم BB84، می‌توان ارتباطات امن را برقرار کرد و تهدیدهایی مانند نفوذ میان‌برها را کاهش داد.

 مراحل اصلی الگوریتم BB84

با استفاده از الگوریتم BB84، فرستنده و گیرنده می‌توانند یک کلید رمزی مشترک ایجاد کنند که به صورت امن برای رمزنگاری و رمزگشایی اطلاعات استفاده می‌شود. الگوریتم BB84 بر اساس اصول فیزیکی کوانتمی عمل می‌کند و از خصوصیات ذرات کوانتمی برای تضمین امنیت ارتباط استفاده می‌کند.

مراحل اصلی الگوریتم BB84 عبارتند از:

1. تهیه بیت‌های تصادفی: فرستنده (ابراهیم) بیت‌های تصادفی ایجاد می‌کند و به صورت تصادفی یکی از دو حالت قطبشیمی (عمودی یا افقی) به آنها نسبت می‌دهد.

2. ارسال بیت‌ها: ابراهیم بیت‌های تصادفی خود را به علی (علی) ارسال می‌کند. هر بیت به یکی از چهار حالت ممکن (مثلاً عمودی-عمودی، عمودی-افقی، افقی-عمودی، افقی-افقی) نسبت داده شده است.

3. اندازه‌گیری قطبشیمی: علی بیت‌های دریافتی را به صورت تصادفی اندازه‌گیری می‌کند و برای هر بیت، یکی از دو حالت قطبشیمی را تعیین می‌کند.

4. اعلام بیت‌های اندازه‌گیری شده: علی بیت‌های اندازه‌گیری شده خود را به ابراهیم اعلام می‌کند.

5. تطبیق بیت‌ها: ابراهیم و علی بیت‌های خود را با یکدیگر مقایسه می‌کنند. آنها تمام بیت‌هایی که در اندازه‌گیری توافق دارند را انتخاب می‌کنند و آنها را به عنوان کلید رمزی مشترک قبول می‌کنند.

6. ارزیابی امنیت: ابراهیم و علی از طریق یک کانال عمومی بحث می‌کنند و بررسی می‌کنند آیا کلید رمزی توسط تهاجم‌کننده‌ای (اگر وجود داشته باشد) تغییر یافته است یا خیر.

با استفاده از این الگوریتم، می‌توان کلیدهای رمزی امن را بسازید و از آنها برای رمزنگاری اطلاعات استفاده کنید. امنیت الگوریتم BB84 بر اساس اصول کوانتمی است و اگر هرگونه تلاشی برای تلاش برای کپی کردن یا مشاهده اطلاعات صورت بگیرد، آن را متوجه می‌شوند و می‌توانند از آن خبر دار شوند و ارتباط را قطع کنند.