28、量子密钥分发技术解析：原理、攻击与协议类型

量子密钥分发技术解析：原理、攻击与协议类型

1. 纠错后的筛选密钥

在量子密钥分发过程中，Alice 和 Bob 成功纠正错误后，会得到一个更短的、经过纠错的密钥，即“筛选密钥”。这个筛选后的密钥是最终秘密密钥的重要组成部分，因为它确保了 Alice 和 Bob 编码和测量的量子比特完美对齐。通过纠错操作，他们降低了错误和窃听的影响，得到了一个可靠且安全的筛选密钥，适用于 BB84 协议的最后阶段。

2. 窃听问题

“拦截 - 重发”窃听方式揭示了 BB84 协议可能存在的弱点，展示了像 Eve 这样的攻击者如何试图获取 Alice 和 Bob 之间传输的秘密密钥信息。当 Eve 拦截到 Alice 发出的光子时，她面临一个选择：是使用与 Alice 相同的基进行测量，还是随机选择另一个基。
- 选择相同基 ：若选择相同基，光子状态保持不变，Eve 能在不引入任何错误的情况下完全了解 Alice 的比特信息。
- 选择错误基 ：若选择错误基，她的测量结果与 Alice 的原始比特值不相关，并且会不经意地改变光子的状态。这样一来，即使 Bob 随后使用正确的基进行测量，测量结果也可能因 Eve 的修改而与 Alice 预期的比特值不匹配，这种不匹配大约会在一半的时间内发生，严重影响原始密钥的完整性。

2.1 信息增益、错误率和密钥长度

为了评估 Eve 的信息增益程度以及对原始密钥的影响，需要考虑两个关键参数：信息增益（$I_E$）和错误率（$Q$）。
- 信息增益和错误率 ：平均而言，拦截