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Title in Portuguese: Contribuições à análise de segurança de protocolos de criptografia quântica
Author: Rios, Francisco Franklin Sousa
Advisor(s): Ramos, Rubens Viana
Keywords: Teleinformática
Segurança da informação
Criptografia de dados (Computação)
Key distribution
Homodyne detection
Quantum bit commitment
Issue Date: 29-Jun-2018
Citation: RIOS, Francisco Franklin Sousa. Contribuições à análise de segurança de protocolos de criptografia quântica. 2018. 92 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Teleinformática)–Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018.
Abstract in Portuguese: A presente tese pode ser dividida em três partes: I) Análise de segurança do protocolo quântico de compromisso de informação (QBC). II) Distribuição quantum-caótica de chaves (QCKD) com pulsos multifótons. III) Detecção homódina de estados coerentes atenuados. No que diz respeito à análise de segurança do protocolo de compromisso de informação, foi demonstrado que, levando em consideração a largura espectral dos pulsos ópticos e a dependência com a frequência de portas quânticas ópticas, o protocolo de QBC, ao contrário do que se pensava anteriormente, não é incondicionalmente inseguro. No que concerne à distribuição quantumcaótica de chaves, devido ao uso de estados coerentes com fases contínuas, a espiã faz um ataque usando tomografia quântica homódina. Neste caso, foi demonstrado que o transmissor pode usar estados coerentes com número médio de fótons bem maior que o valor tradicionalmente usado em protocolos de distribuição quântica de chaves – Quantum key distribution- (QKD) e o protocolo de QCKD ainda será seguro. Por fim, na parte da detecção homódina de fótons, foi realizado um experimento de detecção homódina de fótons no qual um sinal analógico modulante transportado por um estado coerente fortemente atenuado é recuperado por um receptor óptico baseado em fotodiodo PIN.
Abstract: This thesis can be divided in three parts: I) Security analysis of quantum bit commitment (QBC). II) Quantum-chaotic key distribution (QCKD) using multiphoton pulses. III) Homodyne detection of weak coherent states. In respect to the security analysis of quantum bit commitment, it was shown that if one takes into account the spectral width of the light pulses and the frequency dependence of optical quantum gates, the QBC, contrary to what was previously considered, is not unconditionally insecure. In what concerns the QCKD, the usage of coherent states with continuous phase forces the eavesdropper to use an attack based on quantum homodyne tomography. In this case, it was shown that the transmitter can use coherent states with mean photon number much larger than the value traditionally used in quantum key distribution QKD, and the QCKD will still be secure. At last, in the homodyne detection part, an experiment was realized showing the detection, by an optical receiver based on PIN photodiode, of an analog modulating signal carried by a strongly attenuated coherent state.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/35206
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