شکل تعمیم‌یافته‌ پروتکل توزیع کلید کوانتومی bb84 با n پایه‌ قطبش و احتمال‌های نابرابر

توزیع کلید کوانتومی مساله‌ تولید و تبادل کلید بین طرفین رمزنگاری را با امنیت نامشروط که با اصول و پدیده‌های مکانیک کوانتومی تضمین می‌شود، حل می‌کند. در پیشینه‌ چهل‌ساله‌ رمزنگاری کوانتومی، پروتکل‌های توزیع کلید کوانتومی گوناگونی ابداع شده‌اند که معروف‌ترین آنها bb84 است و برخی دیگر همچون پروتکل‌های شش‌حالته و اردهالیچائولو با اعمال تغییراتی روی آن به‌وجود آمده‌اند. در این مقاله، شکل کلی‌تری از bb84 با به‌کارگیری  حالت قطبش که  جفت متعامد از حالت‌های قطبش و  پایه‌ قطبش را به‌وجود می‌آورند، ارائه می‌شود. افزون بر آن، فرض می‌شود پایه‌های قطبش متمایز با احتمال‌های لزوماً نابرابر انتخاب می‌شوند. سپس، با مطالعه و تحلیل پروتکل توزیع کلید کوانتومی جدید و دو حالت خاص آن از دیدگاه نظریه‌ احتمال، این پروتکل‌ها با پروتکل‌های bb84، شش‌حالته و اردهالیچائولو مقایسه و سرانجام، با ساخت چهار مثال عددی گوناگون، نتایج به‌دست‌آمده از تحلیل‌ها تایید می‌شوند. برتری پروتکل توزیع کلید کوانتومی جدید در مقایسه با پروتکل‌های bb84، شش‌حالته و اردهالیچائولو انعطاف‌پذیری بالای آن در انتخاب تعداد حالت‌های قطبش و چگونگی تخصیص احتمال روی انتخاب پایه‌های قطبش است. این برتری سبب می‌شود که با تحلیل پروتکل جدید و دو حالت خاص آن از دیدگاه نظریه‌ احتمال، بتوان با آگاهی بیشتری پروتکل توزیع کلید کوانتومی مناسب را برای تحقق یک هدف مشخص انتخاب کرد و از مزایای  آن بهره‌مند شد.

Generalized Version of the BB84 QKD Protocol with n Polarization Bases and Unequal Probabilities

Quantum key distribution (QKD) solves the problem of key generation and exchange between           cryptography parties with unconditional security guaranteed by the principles and phenomena of quantum mechanics. In the 40year old history of quantum cryptography, several QKD protocols have been invented of which, the BB84 protocol is the most famous one, and some others such as the sixstate and                 ArdehaliChauLo protocols have been created by making some variations of it. In this paper, a more     general version of BB84 using 2n polarization states which create n orthogonal pairs of polarization states and n polarization bases is presented. In addition, it is assumed that distinct polarization bases are chosen with necessarily unequal probabilities. Then by studying and analyzing the new QKD protocol and its two special cases using the probability theory, they are compared with the BB84, sixstate and ArdehaliChauLo protocols and finally, the results are supported and confirmed by constructing four various numerical examples. The advantage of the new QKD protocol in comparison to the BB84, the sixstate and             ArdehaliChauLo protocols is its high flexibility in choosing the number of polarization states and the manner of probability allocation on choosing the polarization bases. By analyzing the new protocol and its two special cases using the probability theory, this advantage causes better application of knowledge for a suitable QKD protocol selection in order to realize a certain goal and exploit its technological advantages.