Usando a criptologia quântica

A criptografia quântica usa fótons para transmitir um código. Assim que o código é transmitido, a codificação e a decodificação que utilizam um método de código secreto normal pode ocorrer. Mas como um fóton se torna um código? Como você vincula informações ao spin de um fóton?

É onde o código binário entra em ação. Cada tipo de spin do fóton representa uma parte da informação, normalmente um 1 ou um 0, de um código binário. Esse código usa cadeias com números 1 e 0 para criar uma mensagem coerente. Por exemplo, 11100100110 poderia corresponder a h-e-l-l-o. Portanto, um código binário pode ser atribuído para cada fóton. Por exemplo, um fóton que tem um spin vertical ( | ) pode ser atribuído a um 1. Alice pode enviar seus fótons por meio de filtros selecionados aleatoriamente e registrar a polarização de cada fóton. Então, ela saberá quais polarizações do fóton Bob deve receber.

Quando Alice envia seus fótons a Bob usando um LED, ela irá polarizá-los aleatoriamente por meio dos filtros X ou + para que cada fóton polarizado tenha um dos quatro estados possíveis: (|), (--), (/) ou ( ) [fonte: Vittorio (em inglês)]. Conforme Bob receber esses fótons, ele decidirá se mede cada um deles com seu filtro + ou X. Ele não pode usar os dois filtros juntos. Lembre-se: Bob não faz idéia de qual filtro utilizar para cada fóton. Ele está adivinhando cada um deles. Após a transmissão completa, Bob e Alice têm uma conversa não codificada sobre a transmissão.

O motivo pelo qual essa conversa pode ser pública se deve a como ela acontece. Bob liga para Alice e diz a ela qual filtro ele usou para cada fóton. Ela diz se foi o filtro correto ou incorreto a ser usado. A conversa deles pode soar um pouco da seguinte forma:

• Bob: Mais
  Alice: Correto
• Bob: Mais
  Alice: Incorreto
• Bob: X
  Alice: Correto

Como Bob não está afirmando quais são suas medições, apenas o tipo de filtro que ele usou, um terceiro que esteja ouvindo a conversa não poderá determinar qual é a seqüência real do fóton.

Aqui está um exemplo. Digamos que Alice enviou um fóton como ( / ) e Bob diz que usou um filtro + para medi-lo. Alice dirá "incorreto" para Bob. Mas se Bob afirmar que utilizou um filtro X para medir esse fóton específico, Alice dirá "correto." Alguém que esteja ouvindo saberá apenas que esse fóton específico poderia ser ( / ) ou ( ), mas não qual deles de maneira definitiva. Bob saberá que suas medições estão corretas, porque um fóton (--) que percorrer um filtro + permanecerá polarizado como um fóton (--) depois que passar pelo filtro.

Após essa conversa estranha, Alice e Bob eliminam os resultados das suposições incorretas de Bob. Isso faz com que Alice e Bob fiquem com cadeias idênticas de prótons polarizados. Pode ser que ela se pareça um pouco com isto: -- / | | | / -- -- | | | -- / | … e assim por diante. Para Alice e Bob, essa é uma cadeia de fótons inintelegível, mas assim que o código binário for aplicado, os fótons irão se tornar uma mensagem. Bob e Alice podem chegar a um acordo sobre as atribuições dos binários, digamos 1 para fótons polarizados como ( ) e ( -- ) e 0 para fótons polarizados como ( / ) e ( | ).

Isso significa que sua cadeia de fótons agora se parece com: 11110000011110001010. que, por sua vez, pode ser traduzido para o inglês, espanhol, navajo, números primos ou qualquer outro formato que Bob e Alice usam como cifras para os códigos usados na sua criptografia.