Kryptographie

Das E91-Protokoll, entwickelt von Artur Ekert im Jahr 1991, nutzt die Quantenverschränkung zur sicheren Schlüsselverteilung. Hier ist ein einfaches Beispiel, wie man eine Simulation des E91-Protokolls in Python implementieren könnte:

import numpy as np

def generate_entangled_pairs(length):
    return np.random.randint(2, size=(length, 2))

def measure_qubits(pairs, bases):
    measurements = []
    for pair, base in zip(pairs, bases):
        if base == 0:  # Rectilinear basis
            measurements.append(pair[0])
        else:  # Diagonal basis
            measurements.append(pair[1])
    return np.array(measurements)

def e91_protocol(length):
    # Alice's steps
    entangled_pairs = generate_entangled_pairs(length)
    alice_bases = np.random.randint(2, size=length)
    alice_measurements = measure_qubits(entangled_pairs, alice_bases)

    # Bob's steps
    bob_bases = np.random.randint(2, size=length)
    bob_measurements = measure_qubits(entangled_pairs, bob_bases)

    # Key sifting
    key = []
    for a_base, b_base, a_measurement, b_measurement in zip(alice_bases, bob_bases, alice_measurements, bob_measurements):
        if a_base == b_base:
            key.append(a_measurement)
    
    return np.array(key)

# Beispielverwendung
key_length = 10
key = e91_protocol(key_length)
print("Generierter Schlüssel:", key)

In diesem Skript:

• generate_entangled_pairs(length) erzeugt verschränkte Quantenpaare.

• measure_qubits(pairs, bases) misst die Qubits basierend auf den gewählten Basen (rectilinear oder diagonal).

• e91_protocol(length) führt das E91-Protokoll durch, um einen sicheren Schlüssel zu generieren.

Dieses Beispiel simuliert die grundlegenden Schritte des E91-Protokolls. In der realen Welt würde die Implementierung von Quantenkryptographie spezielle Hardware erfordern, die auf den Prinzipien der Quantenmechanik basiert12.