Мамедов Р. С. Аналіз стійкості до атак протоколів квантової криптографії

Об'єкт - процеси передавання інформації квантовими каналами зв'язку й процеси перехоплення інформації у квантовому каналі. Предмет - протоколи квантового розподілення секретних ключів і квантового прямого безпечного зв'язку. Мета - вдосконалення квантових методів захисту інформації шляхом розробки нових протоколів квантового прямого безпечного зв'язку з підвищеною інформаційною місткістю, аналізу їх стійкості до атак, визначення найкращих протоколів за критеріями стійкості та інформаційної місткості в групах подібних протоколів квантової криптографії. Методи дослідження: математичні методи квантової механіки, квантової та класичної теорії інформації, методи процедурного програмування, чисельного експерименту та інтерпретації результатів експерименту. Теоретичні та практичні результати: 1. Вперше розроблено методи квантового кодування інформації та методи контролю підслуховування для трьох нових пінг-понг протоколів між двома користувачами й трьох нових протоколів виду "двоє до одного" з переплутаними чотирикубітними "омега"-, W- і "хі"-станами. 2. Вперше побудовано математичні моделі атаки пасивного перехоплення з використанням допоміжних квантових систем на розроблені пінг-понг протоколи. Отримано вирази для кількості інформації, що може перехопити зловмисник, у залежності від параметрів протоколів та ймовірності виявити атаку при однократному контролі підслуховування. 3. Проаналізовано атаку "перехоплення - повторної посилки" кубітів на розроблені пінг-понг протоколи. Показано, що така атака можлива тільки на протокол з чотирикубітними W-станами й не можлива на протоколи з чотирикубітними "омега"- і "хі"-станами. 4. Виконано порівняльний аналіз стійкості, інформаційної місткості й завадостійкості різних пінг-понг протоколів, як розроблених у дисертаційній роботі, так і запропонованих іншими авторами. Показано, що за цими критеріями найкращими серед пінг-понг протоколів з чотирикубітними переплутаними станами є протоколи з "омега"- і "хі"-станами. 5. Удосконалено методи аналізу стійкості до різних некогерентних атак трьох класів квантових протоколів розподілення ключів з багатовимірними квантовими системами - кудитами. Двома взаємодоповнюючими методами проведене порівняльне дослідження стійкості до некогерентних атак, а також інформаційної місткості цих трьох класів протоколів. Показано, що за критеріями стійкості до некогерентних атак та інформаційної місткості найкращими є протоколи типу "приготування - вимірювання" з використанням двох взаємно незміщених базисів. Результати роботи впроваджуються в навчальний процес Навчального центру Міністерства зв'язку та інформаційних технологій Азербайджанської Республіки.