نوقشت رسالة طالب الدكتوراه عادل فاضل مشتت (تطبيقات ليزر/هندسة الكترونيك واتصالات) والموسومة
Modeling and Simulation for Performance Evaluation of Quantum Key Distribution System
نمذجة ومحاكاة لتقييم الاداء لمنظومة توزيع المفتاح الكمي
وقد تالفت لجنة المناقشة من السادة المدرجة اسمائهم أدناه:
أ.د. عبدالهادي مطشر عبد / دكتوراه_علوم فيزياء / ليزر/ معهد الليزر للدراسات العليا / جامعة بغداد / رئيساً
أ.د.طارق زياد اسماعيل/دكتوراه هندسة كهربائية/هندسة الألكترونيك الاتصالات/قسم هندسة الكهرباء/كلية الهندسة/جامعة بغداد/ عضواً
أ.د.جاسم كاظم حمود/دكتوراه هندسة كهربائية/هندسة الألكترونيات البصرية/قسم هندسة الليزر/الجامعة التكنولوجية / عضواً
أ.م.د. تحرير صفاء منصور/ دكتوراه_ليزر/هندسة الكترونية واتصالات / معهد الليزر للدراسات العليا / جامعة بغداد / عضواً
أ.م.د. الحارث عبدالكريم عبدالله / دكتوراه هندسة اتصالات_امن المعلومات والشبكات ، تشفير كمي / جامعة بابل / كلية تكنولوجيا المعلومات / قسم امن المعلومات / عضواً.
أ.م.د. شيلان خسرو توفيق / دكتوراه-ليزر/هندسة الكترونية واتصالات/ معهد الليزر للدراسات العليا/جامعة بغداد / عضواً مشرفاً
علما ان الرسالة قومت علمياً من قبل أ.د.سفيان تايه فرج/ دكتوراه هندسة اتصالات _امن شبكات الحاسبات / كلية علوم الحاسوب وتكنولوجيا المعلومات / جامعة الانبار.
وكان عمل الطالب عن توزيع المفتاح الكمي وهو أحد أنواع التجفير الكمي والذي يسمح بتبادل آمن للمفتاح الكمي بين مستخدمين تفصل بينهما مسافة كبيرة يستخدم ضمن نطاقات امنية مشددة مثل المجالات الأقتصادية ,العسكرية والحكومية. بالتالي, أصبح من الضروري خلق بيئة أفتراضية لنمذجة, تحليل والتحقق من أداء منظومات توزيع المفتاح الكمي.
          في هذا العمل البحثي, تم بناء والتحقق من محاكي لمنظومة توزيع المفتاح الكمي بالأعتماد على بروتوكول BB84 بأستخدام أسلوب محاكاة الزمن المستمر وبأستعمال برنامج Matlab2019a . المحاكي تم بناؤه عن طريق تصميم نماذج لعناصر منظومة BB84 الكهربائية والبصرية ومزود براسمات المجال الزمني وعدد من العناصر لضبط الاعدادات التي تم تصميمها باستخدام Matlab/GUI لمحاكاة وتحليل أنظمة توزيع المفتاح الكمي عن طريق تنفيذ بروتوكول BB84 كدراسة حالة. تم التحقق من عمل المحاكي من خلال تنفيذ بروتوكول BB84 مع ملاحظة العوامل المؤثرة في أداء المنظومة عن طريق تخمين معدل نسبة الخطأ الكمي وطول المفتاح النهائي بعد تطبيق خوارزميات تصحيح الخطأ وتضخيم السرية مع الاخذ بنظر الأعتبار عيوب ومشاكل المنظومة مثل استخدام مصادر الفوتون المنفرد غير المثالية, استخدام كواشف الفوتون المنفرد غير المثالية واخيرا خسائر وعيوب قنوات أتصال الليف البصري والفضاء الحر الكمية.
منظومة الأرسال لبروتوكول ال BB84 تتكون من اربعة ليزرات نبضية والتي تعمل عشوائيا عن طريق التحفيز من خلال وحدة توليد اعداد عشوائية زائفة ب5000 بت كحد أقصى في كل عملية محاكاة. مولدات النبضات الليزرية المصممة تجهز سلسلة من النبضات طول النبضة يقاس ضمن مدى النانو ثانية, بمعدل تكرار يتراوح بين 0.1ميكاهرتز ألى 10ميكاهرنز, قدرة خرج بصرية بمقدار 1ملي واط وبثلاث اطوال موجية تستخدم على نطاق واسع في منظومات توزيع المفتاح الكمي وهي (1550 نانومتر, 900 نانومتر, 830 نانومتر). أشارات الخرج لهذه المصادر النبضية تمت مقارنتها بخرج المولد النبضي التجاري (ID300) IDQ لأغراض التحقق من صحة النموذج. المرسلة تتكون من عناصر بصرية أخرى مثل المستقطب الخطي وموهن القدرة البصري.
تم نمذجة نوعين من قنوات الأتصال الكمية ضمن هذا المحاكي, الليف البصري والفضاء الحر. قناة أتصال الليف البصري صممت بطول يصل الى 150كم كحد أعلى وبمعامل توهين مقداره 0.2 ديسيبيل/كم عند الطول الموجي 1550نانومتر نسبة الى المواصفات التجارية لليف البصري (SM-28). بينما عند الأطول الموجية 900نانومتر و 830 نانومتر فأن معامل التوهين هو 2ديسيبيل/كم و 3 ديسيبيل/كم على التوالي. تم تصميم قناة اتصال الفضاء الحر الكمية بطول يصل ايضا الى 150كم وبمعامل توهين مقداره 0.1 ديسيبيل/كم عند الطول الموجي 860 نانومتر.
تتكون منظومة الأستقبال من اربعة كواشف للفوتون المنفرد مرتبة مع مواد بصرية و التي تتألف من موزع ضوء غير مستقطب و موزعان للضوء مستقطبان و قاعدة نصف موجة .تم تصميم كواشف الفوتون المنفرد ذات الأنھيار المضاعف وكواشف الفوتون المنفرد دقيقة الأسلاك فائقة التوصيل بالاعتماد على خصائص لكواشف تجارية وتم أستخدامهما ضمن منظومة توزيع المفتاح الكمي بالأضافة الى أمكانية أستخدامهما كمحاكين قائمين بحد ذاتهما لدراسة اداء كواشف الفوتون المنفرد. تم محاكاة وتصميم نموذجين منفصلين لكل من كاشف الفوتون المنفرد السليكوني ذو الأنھيار المضاعف التجاري بالرقم C30921S وكاشف الفوتون المنفرد دقيق الاسلاك فائق التوصيل بالرقم ID281.
تم في هذا العمل البحثي أختبار طولين موجيين لكاشف الفوتون المنفرد ذو الأنھيار المضاعف وهما 830 نانومتر و 900 نانومتر بينما تم أختبار الطولين الموجيين 1550 نانومتر و 900 نانومتر لكاشف الفوتون المنفرد دقيق الاسلاك فائق التوصيل بسبب كفاءة الكشف العالية لهذين الجهازين عند هذه الأطوال الموجية. وعلى حد علمنا لم يتم التطرق الى تقنية كاشف الفوتون المنفرد دقيق الاسلاك فائق التوصيل ضمن محاكي منظومة توزيع مفتاح كمي أخر.
أظهرت خطوات التحقق من صحة النتائج لمحاكاة عناصر المنظومة كل على حده بالاضافة لمحاكاة المنظومة كاملة تقارب جيد مع النتائج النظرية والمختبرية المذكورة في المراجع وجداول بيانات الأجهزة التجارية.

Comments are disabled.