Újgenerációs vezetékes kvantumkommunikációs hálózatok vizsgálata
Napjainkban jelentős volumenű kutatások irányulnak a kvantumkommunikáció felé, mely fizikai alapokra helyezve garantál megbízható kommunikációt. Ezen technológia segítségével nagy távolságú szuperbiztonságos hálózatok építhetőek ki olyan intézmények és infrastruktúrák között, ahol a lehallgathatatlanság egy kritikus szempont. Továbbá lehetőségünk van összeköttetést létrehozni – akár nagy távolságra lévő – kvantumszámítógépek között, melynek segítségével a számítási kapacitásuk a korábbi érték akár többszörösére is nőhet, ezáltal hatékonyabban tudnak komplexebb feladatokat elvégezni. Szerte a világon vannak kísérleti jellegű projektek, ahol kvantumkommunikációs hálózatokat próbálnak meg egyre nagyobb távolságokban kiépíteni, és ezeket egyre eredményesebbé tenni.
Vezetékes kvantumkommunikáció esetén használt optikai szálakon lézerimpulzusokkal kommunikálunk, azonban az ebben haladó jel nagy távolságra való közvetítése során csillapítást szenved, melynek kiküszöbölésére köztes csomópontokra van szükségünk, amik a korábban beérkezett gyenge jelet felerősítve továbbküldik. Sajnos jelenleg nem léteznek ilyen egységek, mivel ismeretlen állapotú kvantumbitről nem tudunk identikus másolatot létrehozni, illetve a kvantumbitek mérése esetén a kommunikáció biztonsága sérülhet. Azonban elméletben tegyük fel, hogy ezek léteznek. Ezek a csomópontok lehetnek megbízhatóak, illetve nem megbízhatóak, utóbbi esetben feltételezzük, hogy a csomópont hardveres rendszere bármikor kompromittálódhat, így ez alapján kell tervezzük a protokollunkat. A köztes kommunikációra használt csatornákat optimalizálhatjuk különféle kvantum alapú protokollokra a hatékonyság növelése érdekében.
Munkám során kvantumkommunikációs hálózatok szimulációjával foglalkoztam. Nagy távolságú, nem megbízható csomópontokon alapuló és kvantumkulcsszétosztásra optimalizált hálózatokat vettem alapul, melyeket több aspektusból is megvizsgáltam. Először is, hogy más kvantum-összefonódáson alapuló protokoll – kvantumteleportáció, szupersűrű tömörítés – használható-e, és ezek milyen hatékonysággal működnek a megadott környezetben. Továbbá, amennyiben más protokoll nem kompatibilis a hálózattal, akkor milyen változtatások mellett van lehetőség ezek hatékony használatára.
szerző
-
Csizmadia Géza Gergő
Mérnök informatikus szak, alapképzés
alapképzés (BA/BSc)
konzulens
-
Dr. Bacsárdi László
egyetemi docens, Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék
