Kvantum alapú kulcsszétosztó protokoll vizsgálata műholdas kommunikációban

OData támogatás
Konzulens:
Dr. Bacsárdi László
Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék

Napjainkban a számítástechnikai eszközök lassan teljesítőképességük határához érkeznek, mivel az áramköri elemek már nem csökkenthetők lényegesen a mai technológiával. Viszont egyre több távközlési és informatikai feladatnál lenne szükség olyan megoldásokra, amiket a jelenlegi eszközeinkkel és technológiánkkal már nem lehet kivitelezni. Ezen problémákra jelenthet megoldást a kvantummechanikai alapokra épülő kvantuminformatika, mely főként atomi méretű elemekkel dolgozik és új, szokatlan megoldási lehetőségeket is kínál a klasszikus világban.

A kvantum kulcsszétosztás (angol nevén Quantum Key Distribution, QKD) az egyik legérdekesebb területe a kvantuminformatikának. A QKD egy olyan módszer, mely bizonyíthatóan biztonságos, és melynek segítségével privát kulcsbiteket hozhatunk létre két kommunikáló fél kötött egy nyilvános csatornán. Ezen kulcsbiteknek nagy szerepe van a biztonságos kommunikációban, ugyanis segítségükkel klasszikus privát titkosított kulcsrendszert implementálhatunk. Munkám során tanulmányoztam a kvantum kulcsszétosztás egyik fontos protokollját, a BB84 protokollt.

A kvantumkommunikáció biztonságos és megbízható kulcsszétosztó protokollokat biztosít, ezért a kvantum alapú megoldások hatékonyan alkalmazhatók a különböző műholdas kommunikációk során. Beszélhetünk Föld–műhold, műhold–Föld és műhold–műhold közötti kvantumkommunikációról. Utóbbi azért is érdekes, mert ott már nem érvényesülnek a légkör zavaró hatásai.

Tanulmányaim során az Eduin H. Serna kutató által 2013-ban publikált S13 protokoll működését és hatékonyságát vizsgáltam egy földi adóállomás és egy műhold között. Ehhez a vizsgálathoz egy Java-alapú szimulációs keretrendszerben végeztem fejlesztéseket, hogy elvégezhessem a protokoll elemzését. Vizsgálataimban figyelembe vettem a szabadtéri kvantum alapú összeköttetés jellegzetességeit (időjárási hatások, környezeti zavarok stb.), továbbá különböző pályamagasságokkal is számoltam. Munkám során nem csak önmagában az S13-as protokollt vizsgáltam, hanem összehasonlítottam a működését a BB84 nevű kvantum kulcsszétosztó protokollal.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.