Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка алгоритмов по обработке квантового ключа

Номер контракта: 14.579.21.0104

Руководитель: Федоров Алексей Константинович

Должность руководителя: руководитель проекта

Докладчик: Федоров Алексей Константинович, ответственный исполнитель

Организация: Общество с ограниченной ответственностью "Детектор Фотонный Аналоговый"
Организация докладчика: Общество с ограниченной ответственностью "Детектор фотонный аналоговый"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
квантовые коммуникации, квантовое распределение ключа, протоколы квантового распределения ключа, алгоритмы исправления ошибок, алгоритмы идентификации, алгоритмы верификации, алгоритмы управления ключом

Цель проекта:
1. Классические алгоритмы обработки ключевой информации в системах, реализующих квантовое распределение ключа, играют решающую роль для безопасной передачи информации с помощью квантовых устройств и, следовательно, для практического применения данных устройств. 2. Основной целью настоящих ПНИ, реализуемых в рамках комплексного проекта, является обеспечение исполнителя ПНИ-3 шифр: 2015-14-579-0150-008 алгоритмами и экспериментальным программным обеспечением, используемыми в рамках ПНИ-3 с последующей передачей результатов ПНИ-3 исполнителю ПНИЭР шифр 2015-14-582-0061-002 для проведения работ по теме: «Создание опытного образца квантового устройства безопасной передачи данных».

Основные планируемые результаты проекта:
1. Разработка алгоритмов обработки квантового ключа: алгоритма авторизации; алгоритма определения наличия перехвата; алгоритма исправления ошибок, а также алгоритма по обеспечению сохранности передаваемой информации.
2. Основные характеристики разрабатываемых алгоритмов:
2.1. Алгоритм аутентификации классического канала должен гарантировать отсутствие искажений при сообщении по классическому каналу и потреблять не более 15 % квантового ключа с вероятностью ошибки авторизации не более 10^(-20).
4.2.2 Алгоритм определения наличия перехвата информации должен определять принципиальную возможность передачи ключа, наличие перехватчика и работать с блоками квантового ключа от 1 Кбит.
4.2.3 Алгоритм обеспечения сохранности передаваемых данных, должен обеспечивать невозможность перехвата информации и позволять обрабатывать квантовые ключи до 1 Мбит/с в режиме реального времени.
4.2.4 Алгоритм исправления ошибок в квантовом ключе должен обеспечивать вероятность ошибки в блоке ключа, используемого в алгоритме определения наличия перехвата, не более 5x10-11 и потери ключа при исправлении ошибок не более 122 % от предельного теоретического значения информации по Шеннону, соответствующего 100 %.
4.2.5 Методика управления ключевой информацией должна прогнозировать требуемое количество переданных фотонных импульсов для квантового устройства безопасной передачи информации из заданного размера квантового ключа с учетом количества бит квантового ключа, использованных в алгоритмах авторизации, определение наличия перехвата, обеспечения сохранности передаваемой информации и исправления ошибок с точностью не ниже 25% размера квантового ключа.
4.2.6 Разработанная математическая модель распределения квантового ключа должна быть адаптивна по отношению к изменению параметров аппаратного квантового устройства безопасной передачи данных (длины канала передачи, коэффициента поглощения линии, эффективности детекторов).

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1. Разработанные алгоритмические решения по авторизации, исправлению ошибок, определения наличия перехвата, а также обеспечению сохранности передаваемой информации будут использованы для обработки квантовых ключей в квантовом устройстве безопасной передачи данных.

2. Разработанные алгоритмические решения являются оригинальными.

3. Разработанные алгоритмические решения превосходят существующие по техническим характеристикам.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. Область применения разработанных алгоритмические решений – информационно-телекоммуникационные системы с квантовыми устройства безопасной передачи данных.

2. Разработанные алгоритмические решения по авторизации, исправлению ошибок, определения наличия перехвата, а также обеспечению сохранности передаваемой информации будут использованы для обработки квантовых ключей в квантовом устройствах безопасной передачи данных.

3. Разработанные алгоритмы обработки ключевой информации в системах, реализующих квантовое распределение ключа, играют решающую роль для безопасной передачи информации с помощью квантовых устройств и, следовательно, для практического применения данных устройств.

4. Работа по созданию в России первого квантового устройства безопасной передач данных играет важную роль для развития и популяризации квантовых технологий, а также закладывает фундамент для международного сотрудничества в этой области.

Текущие результаты проекта:
Результатами работы по проекту являются алгоритмические решения по авторизации (предложено комплексное решение для задачи авторизации с оптимизированным выбором параметров); определению наличия перехвата (предложен алгоритм с оптимальным определением значения критического уровня ошибки); исправлению ошибок (предложен алгоритм с адаптивным изменением скорости кода в соответствии с наблюдаемым уровнем ошибок и перестановка проверочных матриц), а также по обеспечению сохранности передаваемой информации (предложен алгоритм со сниженным объёмом передаваемых данных и оптимизированным выбором параметров алгоритма).

Разработана методика управления ключевой информацией прогнозирует требуемое количество переданных фотонных импульсов для квантового устройства безопасной передачи информации из заданного размера квантового ключа с учетом количества бит квантового ключа, использованных в алгоритмах авторизации, определение наличия перехвата, обеспечения сохранности передаваемой информации и исправления ошибок с точностью не ниже 25% размера квантового ключа.

Разработана математическая модель распределения квантового ключа, которая является адаптивной по отношению к изменению параметров аппаратного квантового устройства безопасной передачи данных (длины канала передачи, коэффициента поглощения линии, эффективности детекторов).