Моделирование системы квантового распределения ключа с учётом флуктуаций интенсивности источника

Центральной проблемой криптографии является конфиденциальное распределение ключей. На сегодняшний день актуальной задачей является обеспечение защищенности коммуникаций при условии наличия у злоумышленника квантового компьютера. Задача конфиденциального распределения ключей может быть решена при помощи передачи информации с использованием индивидуальных квантовых объектов. Данный метод, известный как квантовое распределение ключей (QKD), имеет строгое теоретическое обоснование стойкости в допущении, что злоумышленник ограничен лишь законами физики. 
Экспериментальная реализация устройств квантовой криптографии сталкивается с рядом технологических трудностей, одной из которых является сложность генерации однофотонных состояний. Вместо строго однофотонных источников на сегодняшний день используются ослабленные когерентные импульсы. Число фотонов в когерентных лазерных импульсах имеет пуассоновское распределение, что нарушает секретность протокола. В связи с этим в современных системах распределения ключей используется протокол обманных состояний (decoy-state), предполагающий передачу состояний с тремя различными интенсивностями.
В данной работе исследуется влияние флуктуаций средних значений интенсивностей когерентных импульсов на скорость генерации секретного ключа. Получен обобщенный протокол decoy-state в условиях наличия флуктуаций источника. Получены обобщенные оценки вероятности отсутствия сигнала, вероятности регистрации однофотонных импульсов и ошибок в них. Предложенный метод позволяет избежать пессимистичных оценок скорости генерации секретного ключа, а также делает протокол более устойчивым к флуктуациям источника.