30935

شبيه‌سازي سامانه توزيع كليد كوانتومي فيبر نوري 84BB در حالت‌هاي ساده، فريب و مستقل از دستگاه اندازه‌گيري

كارشناسي ارشد

فوتونيك- فوتونيك

1400

1402/12/22

محمد واحدي

ندارم

فيزيك

امروزه توزيع كليد كوانتومي (QKD) به طور گسترده مورد توجه قرار گرفته است، زيرا برخلاف نمونه‌هاي غيركوانتومي آن، مي‌تواند با به كارگيري قوانين فيزيكي بدون آنكه نيازي به محاسبات رياضي پيچيده داشته باشد، امنيت يك ارتباط را تأمين كند. توزيع كليد كوانتومي به دو شخص دور از هم اين امكان را مي‌دهد تا يك كليد رمز را، حتي در حضور يك شنودگر، بين خود به اشتراك بگذارند. در اين پايان‌نامه، يك سامانه توزيع كليد كوانتومي 84BB قطبشي با و بدون پياده‌سازي حالت فريب، با استفاده از نرم‌افزار شبيه‌سازي شده ‌است كه به درك بهتر عملكرد پروتكل QKD كمك مي‌كند. براي مشاهده اثر تغييرات پارامترها، شبيه‌سازي فرآيند QKD ضروري است. پارامترهاي مختلف مانند بازده و احتمال شمارش تاريك آشكارساز در سمت گيرنده و فركانس تكرار ليزر در سمت فرستنده، روي نرخ خطاي بيت كوانتومي و نرخ كليد امن تاثير مي‌گذارند كه تاثير هريك از اين پارامترها بررسي شده‌ است. علاوه بر اين نمودار نرخ كليد امن نشان مي‌دهد كه پروتكل84BB بعد از پياده‌سازي حالت فريب، تقريبا عملكردي مشابه با پروتكل84BB قبل از پياده‌سازي حالت فريب دارد، درحالي كه پياده‌سازي حالت فريب سامانه را در برابر حمله تقسيم تعداد فوتون (PNS) نيز مقاوم كرده و باعث بهبود عملكرد پروتكل مي‌شود. همچنين، با توجه به اينكه پروتكل MDI از نظر عملكرد نوعي پروتكل 84BB محسوب مي‌شود، مقايسه نرخ كليد امن بين اين دو روش نشان مي‌دهد كه پروتكل 84BB معمولي برد و سرعت انتقال اطلاعات بيشتري را نسبت به پروتكل MDI ارائه مي‌دهد.

1403/03/20

Simulation of fiber based BB84 quantum key distribution system in ordinary, decoy state and measurment-device-independent schemes

3/12/2025 12:00:00 AM

Today, quantum key distribution (QKD) is widely considered because, unlike its non-quantum counterpart, it can secure a communication by applying physical laws without the need for complex mathematical calculations. Quantum key distribution is one of the most important parts of quantum cryptography, which allows two people far from each other to share an encryption key. In this thesis, a polarized BB84 quantum key distribution system with and without implementation of decoy state is simulated using Mathematica software, which helps to understand the performance of QKD protocol. To observe the effect of parameter changes, it is necessary to simulate the QKD process. Various parameters such as the efficiency and probability of dark counting of the detector on the receiver side and the repetition frequency of the laser on the transmitter side affect the quantum bit error rate and the secure key rate, and the effect of each of these parameters has been investigated. In addition, the secure key rate graph shows that the BB84 protocol after the implementation of the decoy state has almost the same performance as the BB84 protocol before the implementation of the decoy state, while the implementation of the decoy state makes the system resistant to the photon number division (PNS) attack and causes Protocol performance is improved. Also, considering that the MDI protocol is a type of BB84 protocol in terms of performance, the comparison of the secure key rate between these two methods shows that the normal BB84 protocol offers more range and data transfer speed than the MDI protocol.

توزيع كليد كوانتومي , رمزنگاري كوانتومي , شبيه‌سازي QKD , پروتكل 84BB , حالت فريب , پروتكل MDI

Quantum key distribution , quantum cryptography , QKD simulation , BB84 protocol , Decoy state , MDI protocol

Shakila Tabari

Dr. Mohammad Vahedi