Nemlineáris Raman szórás vizsgálata optikai kvantumkommunikációs rendszerekben
Az adatok és kommunikáció biztonsága napjainkban, a digitális korban létfontosságú szerepet játszik. Azonban a jelenleg használt kriptográfiai megoldások nem feltétlenül lesznek elegendőek a gyorsan fejlődő kvantumtechnológia jövőbeli újításaival szemben. A kvantumszámítógépek képesek lennének feltörni a jelenlegi titkosítási módszereket, ezzel veszélyeztetve személyes adatok, kormányzati információk vagy akár üzleti titkok biztonságát. Erre megoldást adhat a QKD (Quantum Key Distribution), ami a kvantummechanika törvényeire alapozva garantálja a kommunikáció teljes biztonságát.
A QKD rendszerben a két fél egy közös, titkos kulcsot használ, amelyet kvantumcsatornán keresztül osztanak meg. Ez a kulcs a fotonok kvantumállapotából származik, és a no-cloning tétel biztosítja, hogy nem lehet lemásolni egy ismeretlen kvantumállapotú fotont, aminek köszönhetően a kulcs biztonsága garantált, és a kommunikáció lehallgathatatlan. A technológia elterjedéséhez fontos, hogy az említett kvantum csatorna integrálható lehessen már meglévő optikai hálózatokba (például DWDM hálózatba), és működni tudjon klasszikus csatornák mellett. Azonban mivel a kvantum csatornának teljesítmény szintje nagyságrendekkel kisebb egy klasszikus csatornáénál, az ebből adódó zajok jelentősen befolyásolhatják a kvantum csatornát. Legnagyobb problémát a nemlineáris zajok jelentik, mivel ezek az optikai szálon belül bárhol létrejöhetnek, így nem küszöbölhetők ki egyszerűen szűrők használatával. A kvantum csatornára nézve a két legjelentősebb nemlineáris hatás az FWM (Négyhullám keverés) és az SRS (Spontán Raman szórás).
SRS minőségrontó hatásának felméréséhez először elemzett szakirodalmak alapján MATLAB modell-t készítettem, ami segítségével megvizsgáltam, hogy különböző paraméterek, elrendezések hogyan befolyásolják a hatást, és milyen módon lehet ezt minimalizálni. Majd az egyetemi laborban méréseket végeztem az elméleti modell eredményeinek ellenőrzésére, különböző szálhosszokkal, teljesítményszintekkel és csatornaelrendezésekkel.
szerző
-
Kárpát Flóra Viktória
Villamosmérnöki szak, alapképzés
alapképzés (BA/BSc)
konzulens
-
Dr. Gerhátné Udvary Eszter
egyetemi docens, Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék