Protocolo bb84

O protocolo BB84 foi o primeiro protocolo de distribuição de chaves desenvolvido para a criptografia quântica. Criado em 1984 por Gilles Brassard e Charles Bennett, ele ainda hoje é o mais usado por sua simplicidade e eficiência. O BB84 utiliza o fato de que é impossível medir informação quântica sem distorcer essa informação, impedindo assim que a comunicação seja escutada por terceiros que não sejam detectados.
Originalmente, foi proposto que se utilizasse a polarização de fótons em diferentes direções mas outras propriedades quânticas podem ser usadas sem prejuízo à validade do protocolo. Usando a polarização, escolhe-se dois conjuntos de direções ortogonais, o retilíneo com polarizações a 0º e 90º (+) e o diagonal com polarizações a 45º e 135º (X). O emissor possui um equipamento que manda um fóton por vez, de polarização arbitrária, e o receptor possui filtros e detectores de fótons. Note que para distinguir entre as duas polarizações de cada conjunto basta o uso de um filtro adequado, mas o uso desse mesmo filtro não irá dizer nada sobre a polarização do outro conjunto. Para exemplificar, suponha um filtro que só permita a passagem de fótons polarizados verticalmente (0º). Se mandarmos um fóton do conjunto retilíneo (+), ele será detectado caso a polarização seja 0º e não será caso a polarização seja 90º. Já se utilizarmos esse filtro com fótons do conjunto diagonal (X), o equipamento terá 50% de chances de detectar e ainda irá alterar o estado do fóton original.
O BB84 utiliza dois canais destintos: um privado, com informação quântica, tal como o descrito acima e um público, tradicional. Agora, suponha que Alice (emissor) e Bob (receptor) querem estabelecer uma chave de criptografia. Alice envia fótons aleatoriamente polarizados em alguma das quatro direções possíveis e Bob escolhe aleatoriamente para cada um deles se irá utilizar um filtro retilíneo ou um filtro diagonal. Bob comunica essa escolha para Alice, pelo canal público, que por sua vez irá dizer