Quantum cryptography - overview and simulation

Cílem téhle práce je popsat kvantovou kryptografii a její součásti zájemcům z oboru aj neodborní veřejnosti – důraz se klade na zjednodušení a srozumitelnost popisu problematiky. Práce je zaměřená na popis historie kvantové kryptografie jako i konvenční kryptografie s důvodu historického kontextu, podrobnému vysvětlení fungováni protokolu BB84 krok po kroku, aby mu věděli porozumět i laici. Táto část práce se věnuje aj popisu fungováni přenosu informace pomocí kvantového kanálu a dělení kvantové kryptografie podle použití jedno - fotonových pulzů, nebo přepletených stavů. V práci se nachází i simulace kvantového přenosu založeném na protokolu BB84 a sú zde podrobně popsané dvě verze přenosu: bez odposlechu i s odposlechem. V závěreční části práce jsou uvedené nedávné experimenty z dané oblasti, konkrétně část věnovaná kvantovým počítačům a část popisující přenos informací pomocí kvantového přenosu přes satelit.

The aim of this thesis is to describe quantum cryptography and its components to those interested in the field of quantum cryptography and the non-professional public – the emphasis is on simplification and comprehensibility of the description of the issue. The thesis is focused on the description of the history of quantum cryptography as well as „ordinary“ cryptography due to the historical context. Important is also a detailed explanation of the BB84 protocol step by step to help it be understood by laymen. This pard of the thesis is also devoted to the description of the operation of information transmission using a quantum channel and the division of quantum cryptography according to the use od single-photon pulses or entangled states. Furthermore, the work also includes a simulation of quantum transfer based on the above-mentioned BB84 protocol, and two versions of the transfer are described in detail: without an eavesdropper and with an eavesdropper. The final part of the work presents recent experiments in the field, namely the part devoted to quantum computers and the part describing the transmission of information using quantum cryptography via satellite.