Kvantum csatorna integrálása meglévő optikai hálózatokba

A kriptográfia manapság egyre fontosabbá válik, hiszen már nem csak üzleti, kormányzati vagy hadászati okokból használják, hanem szinte mindenki találkozik vele, amikor valamilyen adata kerül továbbításra az interneten. A kinyerhető adatok mennyiségének és értékének hatalmas növekedése miatt az adatainkat egyre több támadás érheti, valamint a komolyabb védelmet igénylő adatokhoz egyre bonyolultabb védelmi technológiákat is kell alkalmazni.

Kvantum alapú kulcsszétosztással (QKD) a kommunikáció titkosításához használt kulcs teljes biztonsággal, lehallgathatatlanul tud eljutni a két félhez. Ráadásul a technológia már nem csak kísérleti fázisban van, hanem kereskedelmi forgalomban is elérhető.

Az elterjedést nagyban gátolja, hogy jelenleg kvantumkulcsszétosztást csak olyan sötét szálakon végeznek, amik kizárólag neki vannak dedikálva. Emiatt minden alkalmazáskor új optikai szálat kell kihúzni a kommunikáló felek között, vagy a két fél közötti hálózaton folyamatosan rendelkezésre kell állni egy sötét szálnak. Gondolkodnak csak QKD-ra használt hálózat létrehozásán is, viszont ennek kiépítése hatalmas költségekkel járna.

A kvantum alapú kulcsszétosztás elterjedéséhez szükséges, hogy a technológia együtt tudjon működni a jelenleg alkalmazott és már kiépített, nagy adatátviteli sebességet biztosító klasszikus optikai hálózatokkal. A jelenlegi hálózatok gerinchálózatán egy optikai szálon hullámhossz multiplexálás (WDM) segítségével egyszerre akár 96 csatorna is működhet. Dolgozatomban főleg azt vizsgálom, hogy lehetséges-e egy kvantumos csatornát beleilleszteni egy ilyen hálózatba.

Bemutatom az egyes hálózati szegmensekben alkalmazott hullámhossz osztásos megoldásokat és választ keresek arra, hogy a különböző szegmensekben milyen módszer alkalmazható kvantum csatorna integrálására.

A legnagyobb problémát a klasszikus csatornák zaja jelenti, amik elnyomhatják a kis teljesítményű kvantum csatornát, ezért modellt készítettem Matlabban a különböző zajok hatásáról különböző távolságok és csatornaszámok esetén.

Mérést végzek az egyetemi laborban található CWDM és DWDM rendszerben a hálózati zajokról, valamint a Magyar Telekom központi laboratóriumában is végeztem mérést egy jelenleg a hálózatban is használatban lévő Huawei DWDM rendszeren, ahol azt vizsgáltam, mi történik egy kvantumosnak kiválasztott, üres csatornával különböző teljesítményű klasszikus csatornák mellérakása esetén más-más távolságokon.

szerző

• 
  Sóki András
  Villamosmérnöki szak, alapképzés
  alapképzés (BA/BSc)

konzulens

• 
  Dr. Gerhátné Udvary Eszter
  egyetemi docens, Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék

helyezés