Das Umwerfen von Münzen ist eine Technik zum Herstellen eines kryptografischen Kanals zwischen zwei misstrauischen Parteien. Es wurde durch die Quantenkryptographie populär gemacht, die quantenphysikalische Prinzipien verwendet, um einen Verschlüsselungsschlüssel zu erstellen. Das Umdrehen von Münzen wurde entwickelt, um zu verhindern, dass die kommunizierenden Parteien (z. B. Alice und Bob) beim Verschlüsseln oder Übertragen von Daten betrügen.
Um das Münzwurfprotokoll zu beginnen, verwendet Alice einen Strahlteiler, um Photonen nach quantenphysikalischen Prinzipien zu polarisieren. Der Strahlteiler teilt die Photonen entweder linear oder diagonal. Die erzeugten Quantenbits oder Qubits sendet sie dann an Bob. Bob verwendet auch einen Strahlteiler, um die Photonen zu polarisieren und die resultierenden Bitmessungen aufzuzeichnen, die wie herkömmliche Bits häufig als 0 oder 1 gemessen werden. Er schickt diese an Alice, um die Ergebnisse zu vergleichen.
Alice wird dann bestätigen, dass sie die gleichen Ergebnisse erzielt, wenn sie dies tatsächlich tut. (Beachten Sie, dass die Sicherheit davon abhängt, dass Alice ihre Antwort für den zweiten Schritt nicht ändert. Einige Sicherheitsprotokolle erfordern möglicherweise, dass Alice an ihre anfänglichen Polarisationsergebnisse gebunden ist und diese später nicht ändern kann.) Alice und Bob verwenden dann das Bit (oder mehrere Bits), die dieselbe Polarisation hatten, um den gemeinsam genutzten geheimen Verschlüsselungsschlüssel zu erstellen. Im Idealfall sollten sie sich gegenseitig die Liste, Tabelle oder Tabelle der Qubit-Sequenzen anzeigen, um zu sehen, dass beide nicht betrogen wurden.
Wenn Alice das Bit oder die Bitfolge ablehnt, die Bob an sie zurückgibt, schlägt das Münzwurfprotokoll fehl und es wird kein Verschlüsselungsschlüssel generiert. Wenn eine der Listen falsch ist, wird auf einer Seite ein Fehler oder eine Täuschung angezeigt. Wenn Alice Bob einen anderen Qubit-Bericht sendet als ihren ersten, ist dies eine Form des Betrugs. Obwohl Kryptographieforscher angeben, dass es Methoden zum Sichern des Münzwurfprotokolls gibt, beruht seine Sicherheit auf der Kontrolle vieler verschiedener Aspekte des Protokolls, die manipuliert werden könnten. Das Umwerfen von Münzen ist jedoch eine wichtige Methode im wachsenden Bereich der Quantenkryptographie, da zwei Parteien, die sich nicht vertrauen, verschlüsselte Daten gemeinsam nutzen können.