[pt] Este trabalho apresenta o estudo de comunicação óptica quântica no
infravermelho, utilizando um sistema híbrido fibra-óptica – espaço-livre,
como prova de princípio para o estabelecimento de chaves secretas a fim de
utilização em criptografia do tipo one-time pad. Ao modular a polarização
da luz de um laser em polarizações ortogonais, podem-se codificar os bits
clássicos 1 e 0 em cada uma dessas polarizações, sendo detectadas por
detectores contadores de fótons únicos, e, assim, utilizar o canal quântico
para transmissão dos bits quânticos entre dois interlocutores, utilizandoos
para o estabelecimento da chave criptográfica, que pode ser usada em
qualquer tipo de informação a ser transmitida por um canal clássico ou
quântico. Ao realizar a transmissão em espaço-livre, sujeita a variações climáticas,
como temperatura atmosférica, luz solar, presença de nuvens, chuva e
vento, foi também estudada a influência destes fenômenos na qualidade
da transmissão e dos dados obtidos. Os resultados experimentais demonstraram consistência com a teoria e com outros trabalhos publicados na área até esta data com relação às taxas de
erro de bit quântico e também à taxa de transmissão de bits. As taxas
de erro obtidas, por estarem abaixo do limiar teórico para segurança da
informação em comunicação quântica, provam, ainda, a possibilidade de
estabelecimento de chave secreta para criptografia através do uso de distribuição
quântica das chaves (QKD). Os resultados também apresentaram
boa qualidade da informação recuperada após a descriptografia. / [en] This work presents the study of optical quantum communication in
the infrared region, using a hybrid optical-fiber – free-space system, as
proof of principle for the agreement on secret keys by two parties for use
in one-time pad encryption. By modulating the polarization of laser light
into orthogonal polarizations, one can encode the classic bits 1 and 0
in each of these polarizations, being detected by single photon counter
detectors, and can use the quantum channel to transmit the quantum bits
between two interlocutors. It is then possible to use those bits to establish
the cryptographic key, which can be used in any type of information to be
transmitted by a classic or quantum channel.
While carrying out transmission in free space optics, subject to climatic
variations, such as atmospheric temperature, sunlight, presence of clouds
and rain, and the presence of wind, the influence of these phenomena on
the quality of transmission and on the data obtained was also studied.
The experimental results showed consistency with the theory and with other
works published to date with regard to quantum bit error rates and to the
bit rate. The error rates obtained, being below the theoretical threshold
for information security in quantum communication, further proves the
possibility of establishing a secret key for encryption through the use of
quantum key distribution (QKD). It also presented good quality on the
information recovered after decryption.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:51547 |
| Date | 23 February 2021 |
| Creators | RAFAEL FREITAS BARBOSA |
| Contributors | GUILHERME PENELLO TEMPORAO, GUILHERME PENELLO TEMPORAO, GUILHERME PENELLO TEMPORAO, GUILHERME PENELLO TEMPORAO |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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