Timing side channel issues and photon budget optimization in QKD

Hazırla-ve-ölç ve dolanıklık-tabanlı kuantum anahtar dağıtımı (KAD) protokollerinin, anahtar bitleri elde etmek için kullanılan dedektörlerin yanıtlarındaki zaman farkından yararlanan bir zamanlama yan kanal saldırısına karşı savunmasız olduğu bilinmektedir. Bu yan kanal saldırısına karşı önerilen çözüm, yüksek çözünürlüklü zamanlama bilgisi yerine geniş bir zaman bölmesi kullanmaktır. Yaygın bir görüş, geniş bir zaman bölmesi kullanmanın, dedektörlerin yanıtlarının çözünürlüğünü azalttığı, dolayısıyla muhtemel bir saldırgana bilgi sızıntısını en aza indirdiği yönündedir. Bu çalışmada, zaman bölmesi genişliğini artırmanın, foton algılama zamanları ile anahtar bitleri arasında olan ortak bilgiyi ve dolayısıyla bir saldırgana sızabilecek bilgiyi monoton bir şekilde azaltmadığını gösteriyoruz. İkinci olarak, başka bir parametre keşfediyoruz ve ortak bilginin ona göre karakteristik davranışını gösteriyoruz. Üçüncü olarak, dedektörlerin yanıtlarının ortak bilgi üzerindeki etkisini inceliyoruz. Bu üç nokta ile ilgili tespitlerimiz tezin ana metninde bulunmalı ve olası bir saldırgana sızacak bilgiyi doğru tahmin edebilmek için dikkate alınmalıdır. Ek olarak, KAD teknolojilerinin çeşitli büyüklükteki kuruluşlar için kullanılabilir ve küresel ölçekte konuşlandırılabilir hale getirilmesi için veri aktarım kapasitelerinin geliştirilmesi üzerine büyük çabalar sarf edilmektedir. Ayrık-değişkenli, dolanıklık-tabanlı, Bell eşitsizliği üzerinden güvenlik kontrolü yapan KAD uygulamalarında ham anahtar oranını artırmak için bir yöntem öneriyoruz. Standartlaşmış bir E91 KAD sistemini ele alıyoruz. Yöntemimiz, kasıtlı olarak üretilen veya kaçınılmaz olarak meydana gelen farklı bit türleri arasında foton bütçe tahsisinin optimizasyonuna dayanıyor. Ayrıca, çeşitli foton bütçelerine bağlı olarak optimize edilmiş en önemli değişkenlerin değerlerini inceliyoruz. Bu arada, okuyucuya foton sayma işleminin bağımlı olduğu parametreleri ve limitlerini anımsatıyoruz.