پروژه «تدوین الزامات فنی پیاده سازی پروتکل منتخب توزیع کلید کوانتومی متغیر پیوسته» در گروه ارتباطات نوری پژوهشکده فناوری ارتباطات پژوهشگاه ارتباطات و فناوری اطلاعات به اتمام رسید.

 

به گزارش پژوهشگاه ارتباطات و فناوری اطلاعات، دکتر سارا توفیقی مجری پروژه با بیان اینکه این پروژه از دی ماه سال گذشته آغاز و در سال جاری به اتمام رسیده است، گفت: توزیع کلید امن بین دو نفر با امنیت، مبتنی بر نظریه اطلاعات و صرف نظر از توان محاسباتی استراق سمع کننده غیرمجاز، یکی از حوزه‌های کاربردی جذاب اطلاعات کوانتومی است.

 

وی افزود: سامانه‌های توزیع کلید کوانتومی به دو دسته متغیرهای گسسته (DV-QKD) و متغیرهای پیوسته (CV-QKD) تقسیم‌بندی می‌شوند. کدگذاری متغیرهای گسسته متداول‌ترین و معمول‌ترین نوع کدگذاری است و اولین پروتکل QKD معرفی شده یعنی BB۸۴ از همین قسم است. ویژگی اصلی این نوع کدگذاری این است که بلافاصله بعد از مرحله غربالگری بین فرستنده و گیرنده یک کلید مشترک توزیع می‌شود.

 

توفیقی از دیگر مزایای پروتکل‌های توزیع کلید کوانتومی متغیر گسسته به ارائه اثبات امنیت غیر مشروط برای اکثر آن‌ها اشاره کرد و گفت: پیاده‌سازی پروتکل‌های DVQKD نیازمند استفاده از چشمه‌های کوانتومی (تک فوتونی یا درهم‌تنیده) و هم‌چنین آشکارسازهای تک فوتونی است که هزینه بالای آشکارسازهای تک فوتونی از چالش‌های اساسی پیاده‌سازی این پروتکل‌ها است. همچنین نرخ عبور نیز در پروتکل‌های DVQKD خیلی پایین است.

 

وی با اشاره به تاریخچه پیاده‌سازی‌های پروتکل‌های CV-QKD از گذشته تاکنون اظهار داشت: پروتکل‌های پیوسته در مقایسه با پروتکل‌های گسسته مزایا و نقاط ضعفی دارند. پیاده‌سازی مبتنی بر فناوری موجود مزیت بزرگ کار با پروتکل‌های پیوسته است. به ویژه آن‌که این پروتکل‌ها نیازی به آشکارسازهای تک‌فوتونی ندارند و در نتیجه پیاده سازی آن‌ها مقرون به صرفه است. اما، اثبات امنیت نامشروط پروتکل‌های پیوسته کمتر از پروتکل‌های گسسته پیشرفت کرده است.

 

توفیقی ادامه داد: به این ترتیب، اگر فرض را بر امکان پیاده‌سازی موفقیت‌آمیز و امنیت یکسان هر دو نوع پروتکل بگذاریم، می‌توان گفت انتخاب بین پروتکل‌های گسسته و پروتکل‌های پیوسته، به ترتیب، انتخاب بین یک کلید خام بدون نویز با نرخ کم و یک کلید خام نویزی با نرخ بالا است. نویزی که برای غلبه بر آن به توان محاسباتی کلاسیک نیازمندیم. در ضمن به دلیل شباهت سامانه‌های توزیع کلید کوانتومی متغیر پیوسته با سامانه‌های ارتباطات همدوس کلاسیک، امکان پیاده‌سازی هم‌زمان ارتباطات کوانتومی و ارتباطات کلاسیک وجود دارد.

 

به گفته وی، در فواصل کوتاه (درون شهری) پروتکل‌های توزیع کلید کوانتومی متغیر پیوسته راه حل مقرون به صرفه برای تضمین امنیت ارتباطات در برابر حملات رایانه‌های کوانتومی می‌باشند. اما در فواصل طولانی‌تر (بین شهری) نرخ تولید کلید امن در پروتکل‌های متغیر گسسته بیشتر است. شبکه توزیع کلید کوانتومی نهایی قطعاً ترکیبی از توزیع کلید کوانتومی متغیر پیوسته و متغیر گسسته خواهد بود.

 

وی با بیان اینکه، در حال حاضر پیاده‌سازی توزیع کلید کوانتومی متغیر گسسته در چند مرکز پژوهشی و دانشگاهی کشور در حال انجام است، خاطر نشان کرد: در حوزه توزیع کلید کوانتومی متغیر پیوسته فعالیتی در کشور انجام نشده است و این پروژه به عنوان اولین گام در پیاده‌سازی پروتکل‌های توزیع کلید کوانتومی متغیر پیوسته، به مقایسه انواع چیدمان‌های CV-QKD از منظر گام‌های مختلف پیاده‌سازی چه در فاز کوانتومی و چه در فاز پسا پردازش پرداخته و اصول کار، مزایا و معایب انواع روش‌های مختلف پیاده‌سازی CV-QKD را مورد بررسی قرار داده است. در انتها نیز بر اساس میزان دسترسی به منابع مالی دو چیدمان جهت پیاده‌سازی معرفی شده است.