Apresentando Eve

A meta da criptologia quântica é frustrar as tentativas de terceiros de espreitar a mensagem codificada. Na criptologia, um bisbilhoteiro (do inglês eavesdropper) é chamado de Eve.

Na criptologia moderna, Eve (E) pode interceptar passivamente a mensagem codificada de Alice e Bob. Ela pode acessar a mensagem codificada e trabalhar para decodificá-la sem que Bob e Alice saibam que ela tem a mensagem. Eve pode fazer isso de maneiras diferentes, como colocar uma escuta no telefone de Bob ou de Alice, ou ler seus e-mails protegidos.

A criptologia quântica é a primeira criptologia que protege contra a interceptação passiva. Como não medimos um fóton sem afetar seu comportamento, o Princípio da Incerteza de Heisenberg surge quando Eve faz suas próprias medições de espreita.

Aqui está um exemplo. Se Alice enviar a Bob uma série de fótons polarizados e Eve tiver configurado seu próprio filtro para interceptar os fótons, Eve estará na mesma situação de Bob: ninguém faz idéia de quais são as polarizações dos fótons que Alice enviou. Assim como Bob, Eve pode apenas supor qual orientação do filtro (por exemplo, um filtro X ou um filtro +) ela deve usar para medir os fótons.

Depois que Eve tiver medido os fótons ao selecionar aleatoriamente filtros para determinar o spin deles, ela irá transmiti-los para Bob, utilizando seu próprio LED com um conjunto de filtros para o alinhamento escolhido para medir o fóton original. Ela disfarça sua presença e o fato de que interceptou a mensagem de fóton. Mas graças ao Princípio da Incerteza de Heisenberg, a presença de Eve será detectada. Ao medir os fótons, Eve alterou alguns deles de maneira inevitável.

Digamos que Alice enviou a Bob um fóton polarizado com um spin ( -- ) e Eve o intercepta. Mas Eve decidiu, de modo incorreto, usar um filtro X para medir o fóton. Se Bob optar, aleatória e corretamente, por usar um filtro + para medir o fóton original, ele descobrirá que está polarizado na posição ( / ) ou ( ). Bob irá achar que escolheu incorretamente até conversar com Alice sobre a opção do filtro.

Depois que todos os fótons forem recebidos por Bob e ele e Alice conversarem sobre os filtros usados para determinar as polarizações, irão surgir discrepâncias caso Eve tenha interceptado a mensagem. No exemplo do fóton ( -- ) que Alice enviou, Bob dirá que ele usou um filtro +. Alice afirmará que está correto, mas Bob irá saber que o fóton que ele recebeu não foi medido como ( -- ) ou ( | ). Devido a essa discrepância, Bob e Alice saberão que seu fóton foi medido por um terceiro, que o alterou de forma inadvertida.

Alice e Bob podem proteger ainda mais sua transmissão ao discutir alguns dos resultados corretos exatos depois de descartarem as medições incorretas. Isso é chamado de verificação de paridade. Se todos os exemplos escolhidos das medições de Bob estiverem corretos (significando que todos os pares dos fótons transmitidos por Alice e os recebidos por Bob correspondem), então sua mensagem estará segura.

Em seguida, Bob e Alice podem descartar essas medições abordadas e usar as medidas secretas restantes como seu código. Se forem encontradas discrepâncias, elas deverão ocorrer em 50% das verificações de paridade. Como Eve terá alterado cerca de 25% dos fótons por meio das suas medições, Bob e Alice poderão reduzir a probabilidade de que Eve disponha das informações corretas restantes para uma chance em um milhão ao realizar 20 verificações de paridade [fonte: Vittorio].

Na seção a seguir, vamos dar uma olhada em alguns dos problemas da criptologia quântica.