Yazar
Nozari, Mustafa
Basım Tarihi
2024
Konu
Elektrik mühendisliği, Kuantum teorisi, Sualtı akustik telemetrisi, Bilgisayar güvenliği, Derin öğrenme (Makine öğrenimi)
Tür
Belge
Dil
İngilizce
Dijital
Evet
Yazma
Hayır
Kütüphane
Özyeğin Üniversitesi
Kayıt Numarası
432af441-b4cb-42f0-9866-b2239c833a41
Lokasyon
Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü
Tarih
2024
Örnek Metin
Yüksek hesaplama yeteneklerine sahip kuantum bilgisayarlardaki hızlı gelişmeler, klasik kriptografi yöntemlerinin kullanımına ilişkin endişeleri artırdı. Gelişmiş kuantum hesaplama çağına girdiğimizde, kablosuz sistemlerde yaygın olarak kullanılan geleneksel anahtar oluşturma yöntemleri önemli güvenlik açıklarıyla karşılaşacak. Bu yöntemler, onları güçlü bilgisayarların saldırılarına açık hale getiren hesaplama karmaşıklığı varsayımlarına dayanır. Buna karşılık Kuantum Anahtar Dağıtımı (QKD) tekniği, kuantum mekaniğinin ilkelerinden yararlanarak teorik olarak koşulsuz olan yüksek düzeyde güvenlik sağlamasına olanak tanır. QKD'nin ortaya çıkan uygulamalarından biri, denizaltından denizaltıya iletişim, otonom su altı aracı (AUV) veri aktarımı, su altı sensör ağı (USN) veri füzyonu vb. gibi deniz görevlerinde kuantum güvenli iletişim sağlamaktır. Bu çalışmada, zaman kapılı tek foton çığ fotodiyodu (SPAD) içeren su altı QKD sistemlerini ele alıyoruz ve kapsamlı bir performans analizi ve optimizasyonu sunuyoruz. Bu araştırma çalışmasının temel katkısı, ünlü QKD protokolü olan BB84 protokolünün, su altı kanallarındaki farklı sistem ve alıcı-verici parametrelerine göre kuantum bit hata oranı (QBER) performansının araştırılmasıdır. Amacımız, QBER performans ölçüsünü en aza indirmek için bit zamanı ve görüş alanı (FoV) parametrelerini optimize etmektir. Yayılma gecikmesi ve varış açısı sonuçlarının titiz bir analizi yoluyla, alınan fotonların ortalama sayısı ile arka plan gürültüsü arasında bir denge kurarak sırasıyla bit süresini ve FoV'yi belirliyoruz. Ayrıca çalışmamız, QBER'i en aza indirmek için optimal bit süresine ve FoV'ye dayalı olarak bir su altı QKD sisteminde optimal geçit süresinin belirlenmesine yönelik kritik bilgiler sağlar. Bu optimizasyon süreciyle ilişkili doğal hesaplama karmaşıklığı göz önüne alındığında, bit zamanı ve FoV'nin belirlenmesinde etkisi olan en etkili alıcı-vericileri ve kanal parametrelerini belirliyoruz ve sistem optimizasyonu için derin bir öğrenme modeli kullanıyoruz. Öncelikle olası senaryoların bir alt kümesi için Monte Carlo simülasyonları gerçekleştiriyoruz ve derin öğrenme modelini bunlar üzerinde eğitiyoruz. Daha sonra bu modeli olası su altı senaryoları için optimum değerleri çıkarmak için kullanıyoruz., Yüksek programlama detaylarına sahip kuantum bilgisayarlarındaki hızlı ilerlemeler, klasik kriptografi yöntemlerinin kullanımıyla ilgili endişeleri artırılmıştır. Gelişmiş kuantum programlama çağına girdiğimizde, kablolu sistemlerde yaygın olarak kullanılan geleneksel anahtar üretilebilir yöntemler önemli güvenlik açıklarıyla karşılaşacaktır. Bu şifreler, onların güçlü bilgisayarların saldırılarına açık hale gelen programlama karmaşıklığına dayanmalarına dayanır. Buna karşılık, QKD teknolojisi, kuantum mekaniği prensiplerini kullanarak teorik olarak koşulsuz bir güvenlik düzeyi sağlama yeteneğine sahiptir. QKD'nin ortaya çıkan uygulamalarından biri, denizaltından denizaltıya iletişim, AUV doğrulaması, USN veri birleştirmesi vb. gibi denizcilik görevlerinde kuantum güvenli iletişimin sağlanması. Bu mümkün, su altı QKD sistemlerini zaman geçişli SPAD ile ele alıyor ve kapsamlı bir performans analizi ve gösterimi sunuyoruz. Bu programın temel katkısını, su altı kanallarında farklı sistem ve alıcı-verici verilerine göre BB84 protokolü olarak bilinen QKD protokolünün QBER verilerini incelemektir. Amacımız, QBER performans ölçümünü en az indirmek için bit süresini ve FoV'nin performansını optimize etmektir. Çalışmamız, QKD süreçlerinde optimal geçiş süresi belirleme konusunda, optimal bit süresi ve FoV temel toplama özetli bir analiz sunmaktadır. Yayın gecikmesi ve varış sonuçları sonuçlarının dikkatli bir analiziyle, ortalama alınan foton sayısı ile arka plan gürültüsü arasında denge kurarak bit süresi ve FoV'yi belirlendi. Ardından, önceki adımlardan elde edilen uygun bit süresi ve FoV kullanılarak QBER'yi en az indirme anlamında optimal geçiş sürelerini belirledi. Bu değişiklik süreciyle ilişkili hesaplama karmaşıklığının göz önüne alınması, bit süresi ve FoV'nin belirlenmesinde etkili olan en önemli alıcı-verici ve kanalın kayıtlı olduğu ve sistem şifresi için derin öğrenme modelinin tükendiği. İlk olarak, olası senaryoların bir alt kurulumu için Monte Carlo simülasyonları geliştirildi ve bu simülasyonlar üzerinde derin öğrenme modeli oluşturuldu. Daha sonra, bu model su altı senaryoların'da optimum değerlerin çıkarılması için kaydedildi.
