Praca magisterska QKD 1

Plik zasobu: 
Wprowadzenie: 
Informatyczna implementacja protokołów kryptografii kwantowej na systemach niesplątanych fotonów (system Clavis II) i splątanych fotonów (system EPR S405 Quelle).
Opis: 

Praca dotyczy praktycznej implementacji QKD (Quantum Key Distribution), tj. protokołu kwantowej dystrybucji klucza kryptograficznego w dostępnych obecnie realizacjach badawczych kryptografii kwantowej. QKD jest teoretycznie bezwarunkowo bezpieczną techniką kryptograficzną, której bezpieczeństwo wynika z zasad mechaniki kwantowej. Badane implementacje wykorzystują dwie różne metody komunikacji w kanale kwantowym, przy użyciu niesplątanych fotonów transmitowanych światłowodem i przy pomocy splątanych kwantowo par fotonów transmitowanych również światłowodem lub w otwartej przestrzeni przy użyciu teleskopu. Do tych implementacji zastosowane zostały systemy kryptografii kwantowej na niesplątanych fotonach Clavis II (szwajcarskiej firmy ID Quantique i Uniwersytetu w Genewie) i na splątanych fotonach w systemie EPR S405 Quelle (austriackiej AIT [Austrian Institute of Technology] i Uniwersytetu w Wiedniu). Praca obejmuje zapoznanie się z hardwarowym i softwarowym wyposażeniem obu stanowisk zainstalowanych w Laboratorium Kryptografii Kwantowej NLTK (Narodowe Laboratorium Technologii Kwantowych) PWr. Celem pracy było zorganizowanie demonstracji QKD w obu systemach i opracowanie odpowiednich instrukcji do tych praktycznych informatycznych implementacji kwantowych protokołów kryptograficznych. Przedstawiona została szczegółowa struktura obu urządzeń i sposób ich wykorzystania do zorganizowania protokołów kryptograficznych BB84, E91 i SARG04. Przeanalizowana i opisana została strona softwarowa obu systemów oraz opracowana została dokumentacja instruktażowa. Opracowany opis systemów stanowić może wprowadzenie do ćwiczeń laboratoryjnych z zakresu QKD w NLTK dla studentów lub doktorantów Wydziału Informatyki i Zarządzania, w ramach współpracy NLTK z Zakładem Bezpieczeństwa i Niezawodności Systemów Informatycznych Instytutu Informatyki PWr. Planowana była też analiza możliwości zastosowania badanych systemów w rzeczywistych światłowodowych sieciach telekomunikacyjnych. Przeprowadzono analizę porównawczą obu systemów oraz ocenę praktycznej możliwości ich użycia w komercyjnych sieciach telekomunikacyjnych w warunkach nieidealnych stratnych połączeń światłowodowych. Praca zawiera także obszerne wprowadzenie teoretyczne do informatyki kwantowej, uwzględniając krótkie przedstawienie niezbędnych elementów mechaniki kwantowej. Szeroko przedstawiono zagadnienia kryptografii, ze szczególnym podkreśleniem protokołów QKD zastosowanych w badanych systemach.