FPGA ımplementation of quantum key distribution based communication

Her geçen gün klasik methodlarla cihazlar arasında güvenli iletişim kurmak, bilgisayarların hesaplama hızındaki artıştan dolayı zorlaşmaktadır. Kuantum Anahtar Dağıtıcısı'nın amacı dolanık foton kaynağı (EPS) ile yaratılan dolanık foton çiftlerinin iki veya daha fazla terminale gönderilmesiyle terminaller arasında klasik iletişim kanallarında kullanılması için güvenli bir anahtar oluşturulmasıdır. EPS tek bir anahtar oluşturmak için her terminale beş milyon dolanık foton çifti göndermektedir. Bu kompleks ve zaman açısından kritik işlem için bir merkezi işlem birimi (CPU) yeterince verimli değildir. Özü itibariyle güvenli olan bu anahtarın klasik iletişim kanallarında kullanılması için makul bir zaman çerçevesinde elde edilebilmesi gerekmektedir. Bu sebebten yapılması gereken her işlemin alan programlanabilir kapı dizileriyle (FPGA'lerle) bir veri hattı mimarisi tasarımında yapılması gerekmektedir. Kuantum anahtar dağıtımının FPGA'lerle gerçeklenmesi içerisinde birçok alt problem barındırmaktadır. Bu problemler terminaller arası saat senkronizasyonu, terminaller arasındaki zaman kaymasının hesaplanması, foton çiftleriyle güvenli bir anahtar üretilmesi ve oluşturulmuş güvenli anahtar üzerinde hata düzeltmelerinin yapılmasıdır. Bu tez kuantum anahtar dağıtım sistemlerini, FPGA'lerle bir kuantum anahtar sistemi oluşturmak için bir mimari tasarımı, ve FPGA'lerle oluşturulmuş son sistemin tam anlamıyla doğrulanması için bir metodoloji sunmaktadır.